肥胖症是由热量摄入和能量消耗的不平衡造成的一种代谢疾病,已成为全球性健康问题,目前临床尚缺乏安全有效的控制肥胖症的药物靶点及治疗方法。中枢组胺能系统被认为与调控摄食行为相关,但其存在功能多样性,可能与调控的不同下游神经环路有关。课题组前期研究发现,内侧隔核(medial septum,MS)内组胺能投射末梢密度较高,且近年来研究发现MS内多种类型神经元均在摄食调控中发挥了重要作用,但其是否受上游的组胺信号的调控并参与摄食的机制仍不明确。因此,本课题利用组胺能神经元特异性表达Cre酶的小鼠(HDC-Cre ERT2),结合在体钙信号记录、组胺探针、光遗传学、药理遗传学、分子生物学、药理学等多种手段,探究MS投射的组胺能神经元调节摄食行为的作用及下游神经环路及分子机制。首先,我们利用在体光纤记录系统结合钙信号探针、组胺荧光探针,发现在小鼠进食时,组胺能神经元胞体钙信号及MS内源性组胺含量均下降,提示MS投射的组胺能系统可能参与摄食调控。进一步,我们发现光遗传学特异性抑制MS投射的组胺能神经环路可显著增加饱食小鼠的摄食量,而光遗传学或药理遗传学特异性激活MS投射的组胺能神经环路可以显著抑制禁食小鼠的摄食量,且不影响小鼠的情绪和运动功能。这些结果表明MS投射的组胺能神经环路可双向调控摄食行为。随后,为了明确组胺能神经投射调控MS的神经元类型,我们利用c-Fos免疫组化及下游细胞钙信号功能检测,实验结果发现光遗传学激活MS投射组胺能神经环路可以直接激活MS内谷氨酸能神经元。此外,逆向跨单突触病毒示踪也证实组胺能神经元与MS内2型谷氨酸囊泡转运体(vesicular glutamate transporter,v GLUT2)神经元(一种谷氨酸能神经元标记物)之间存在直接的结构连接。进一步,我们发现药理遗传学慢性抑制MS谷氨酸能神经元可以增加小鼠摄食量及体重。更为重要的是,抑制MS谷氨酸能神经元,而非!-氨基丁酸能(!-aminobutyric acid,GABA)能神经元可以逆转激活MS投射的组胺能神经环路对摄食的抑制作用。以上结果表明,MS投射的组胺能神经环路主要通过MS谷氨酸获悉更多能神经元双向调控摄食行为。进一步,为了探究介导该调控摄食行为的组胺能神经环路的受体类型,我们通过药理学手段结合光遗传学的方式,发现在MS局部给予组胺Prior history of hepatectomy2型受体(histamine H2 receptors,H2Rs)拮抗剂,可逆转激活MS投射的组胺能神经环路介导的厌食作用,并且MS局部给予组胺H2Rs激动剂可以直接引起抑制摄食的作用。同时,在肥胖小鼠中,MS的谷氨酸能神经元上的H2Rs表达有显著的病理性下降。因此,我们利用基因干预手段选择性敲降了MS谷氨酸能神经元上的H2Rs表达来模拟病理情况,结果发现选择性敲降MS谷氨酸能神经元上H2Rs表达可加速小鼠的体重增长;反之,如在MS局部CH-223191体内实验剂量长期慢性给予临床H2Rs激动剂amthamine则可明显减缓肥胖小鼠的体重增长。以上结果表明谷氨酸神经元上的H2Rs,而非1型受体(histamine H1 receptors,H1Rs),介导了MS投射的组胺能神经环路的摄食调控作用,且可以进一步调控体重。此外,我们对MS~(v GLUT2)神经元进一步进行了下游环路追踪及功能验证,发现MS~(v GLUT2)通过投射至下游下丘脑室旁核(paraventricular nucleus of the hypothalamus,PVH)介导了摄食抑制作用。综上,本课题发现MS投射的组胺能神经环路通过H2Rs调控MS~(v GLUT2)神经元,双向调控摄食行为及体重状态。该发现为解析调控摄食行为的神经环路及分子机制提供新的实验依据,有望为肥胖症的精准治疗提供潜在药物靶点。