不同下丘脑核团的促促甲状腺激素释放激素神经元增加能量消耗

为什么燃烧热量的脑细胞很重要

多数人认为新陈代谢主要由诸如甲状腺这样的腺体分泌的激素控制。这项研究更深入地考察了小簇脑细胞——在小鼠中释放一种称为促促甲状腺激素释放激素（TRH）的信使的神经元。研究者表明，不同群体的这些神经元像独立的“能量枢纽”，各自调节身体产生热量的多少、活动量以及进食量。理解这些回路可能为对抗肥胖和糖尿病提供新策略，通过促使身体将更多热量以热形式消耗而不是储存为脂肪。

不同的大脑枢纽，共同的燃料目标

研究组聚焦于下丘脑的若干区域——下丘脑是位于大脑深处的重要控制中枢——以及一个脑干区域。他们探讨每个区域中产生TRH的神经元是否参与控制机体的能量使用。研究者用病毒追踪连接，绘制这些神经元与棕色脂肪组织之间的连通图。随后他们使用化学遗传学开关——一种由无害的特异性药物激活的工程化受体——在活体小鼠中选择性打开或关闭特定TRH神经元群，同时测量体温、棕色脂肪活性、运动和食物摄入。

两处关键区域的棕色脂肪“燃烧器”

在室旁核（PVN）和背内侧下丘脑（DMH），激活TRH神经元显著增加小鼠消耗的卡路里并升高核心体温。红外成像显示肩胛间的棕色脂肪区域变暖，分子检测证实棕色脂肪内参与脂肪分解的酶被激活。阻断脂肪细胞上一类特定的肾上腺素受体会阻止这种升温，表明这些脑细胞通过交感神经驱动棕色脂肪——同一套准备身体进入“战斗或逃跑”状态的系统。这些能量消耗和体温的变化即便在不允许动物进食的情况下仍然存在，说明它们并非仅仅是进食增加的副作用。

一个通过活动抵御寒冷的枢纽

在内侧前区（MPA）出现了不同的情形，该区域长期以来被认为参与体温感知。打开该处的TRH神经元同样提高了能量消耗和体温，但棕色脂肪相对保持安静。相反，小鼠的活动量增加：在笼中走动更多，表明肌肉工作和整体唤醒度为额外的热量来源。当研究者长期沉默这些MPA的TRH神经元并随后将小鼠暴露于突降的环境温度时，动物的体温下降更陡并且无法提升能量输出。这表明MPA的TRH神经元对于启动适当的耐寒反应至关重要，可能通过驱动行为和肌肉活动而不是直接激活棕色脂肪来发挥作用。

并非所有TRH细胞都塑造代谢

科学家们还考察了位于脑干的一个区域——前端缝核（rostral raphe pallidus）中的TRH神经元，此前有人猜测其或有助于控制棕色脂肪。出乎意料的是，激活这些细胞对能量消耗、运动、棕色脂肪温度或进食影响甚微。这表明仅仅与棕色脂肪相连并不足以改变能量支出；只有部分TRH阳性回路实际上会改变机体的能量消耗。

超越经典的甲状腺激素通路

TRH最为人所知的是触发促甲状腺激素和甲状腺激素的释放，这些激素会广泛提升代谢。在本研究中，只有PVN的TRH神经元激活了这条激素链。然而，PVN和DMH的TRH神经元驱动的棕色脂肪快速产热和能量消耗的提升并不依赖于控制甲状腺激素释放的主要TRH受体。即便在这个受体被基因删除的情况下，激活PVN的TRH神经元仍使棕色脂肪变热并提高体温。相比之下，一种类TRH药物则需要该受体才能增加能量消耗。此一分岔表明，相同的化学信使至少支撑两套系统：一套较慢的、作用于全身的激素系统，以及一套通过特定TRH神经元群路由的较快速的神经系统。

这对人类健康的意义

通俗地说，该研究表明若干小群TRH释放的脑细胞协同工作，像专门的恒温器和燃料阀门。位于两个下丘脑枢纽的神经元直接推动棕色脂肪将卡路里作为热量燃烧，而邻近区域的神经元则通过提升活动量帮助机体应对寒冷。所有这三个下丘脑群体也会短暂增加进食，可能是通过兴奋与饥饿相关的回路。由于这些效应可以与经典的甲状腺激素分开，未来有望通过靶向特定TRH通路或其神经连接，让医生在不引发甲状腺激素过量带来广泛副作用的情况下，提高能量消耗。

引用: Constantinescu, A., Chandrasekar, A., Kleindienst, L. et al. Thyrotropin-releasing hormone neurons of different hypothalamic nuclei increase energy expenditure. Nat Commun 17, 3499 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71617-3

关键词: 棕色脂肪产热, 下丘脑, 促促甲状腺激素释放激素, 能量消耗, 耐寒能力