下丘脑功能

下丘脑功能的研究进展浙江大学医学院梁华为Email:[e-mail]下丘脑（hypothalamus）的解剖结构位于大脑腹面、丘脑的下方，约重4g下丘脑在脑基底部的标志正中隆起(medianeminence)视交叉(opticchiasm)乳头体(mammillarybody)Pons分区前区：视前区（preopticregion）、视上核（supraopticnuclei）、视交叉上核（suprachiasmaticnuclei）、室旁核（paraventricularnuclei）、下丘脑前核内侧区：腹内侧核（ventromedialnucleus）、背内侧核、结节核、弓状核（arcuatenuclei）、结节乳头核外侧区：下丘脑外侧核（lateralnuclei）、内侧前脑束（medialforebrainbundle）后区：下丘脑后核（posteriornuclei）、乳头体核（mammilarybodynuclei）传入纤维（afferents）皮层(cortex)内脏(visceral)嗅觉(olfactory)视觉(visual)躯体感觉(somatosensory)听觉(auditory)边缘区(limbicarea)HypothalamusSpinalCordCranialNervesReticularNucleiHippocampusAmygdalaSeptalNAcs传出纤维（efferents）正中隆起(神经内分泌小细胞发出)垂体后叶(神经内分泌大细胞发出)影响神经内分泌反应脑干和脊髓的交感、副交感节前神经元影响自主神经功能杏仁核（amygdala）终纹（striaterminalis）导水管周围灰质(PAG)丘脑内脏感觉区脑岛（insularcortex）脑干(如NTS,臂旁核等)影响各种行为反应下丘脑的功能(FunctionsoftheHypothalamus)调节体温调节摄食行为与消化道活动调节水平衡调节心血管活动调节内分泌活动控制情绪反应调节免疫反应与睡眠的关系与生物节律的关系与性行为、生殖过程等功能的关系调节体温(TemperatureRegulation)体温的调节方式行为性体温调节自主性体温调节人的耐寒耐热能力下丘脑在体温调节中的作用视前区-下丘脑前部(preopticandanteriorhypothalamicregion,PO/AH)体温调节中枢整合的关键部位•破坏PO/AH区，体温调节反应明显减弱或消失•PO/AH区即能感受局部温度的微小变化，也能对传入的温度信息进行整合而引起相应的体温调节反应•致热原能直接作用于PO/AH区的温度敏感神经元引起体温调节反应体温调定点（setpoint）•指机体设定的一个温度值调节摄食行为与消化道活动(RegulationofFeedingBehavior)对摄食行为的双重控制下丘脑外侧核（lateralhypothalamicnucleus）损毁→进食减少，体重减轻摄食中枢(feedingcenter)下丘脑腹内侧核（ventromedialhypothalamicnucleus）损毁→过量进食，肥胖饱中枢(satietycenter)血糖水平对下丘脑活动的影响血糖↑→摄食中枢神经元放电↓，饱中枢神经元放电↑糖尿病人：饱中枢利用↓损毁下丘脑影响的可能是体重的调定点，而非摄食量本身破坏腹内侧核的动物，在体重增加一段时间后，摄食量即维持稳定，体重也停留在新的水平，不再继续增长破坏外侧核的动物，在恢复主动进食已经很长时间后，体重却一直维持在较正常对照组为低的水平。但预先减轻动物的体重，手术后不食和食欲丧失的期限明显缩短或者根本不出现下丘脑食欲调节网络组成下丘脑腹内侧核、腹外侧核、背内侧核、室旁核、下丘脑外侧区及弓状核等•弓状核(ARC)神经元能产生各种食欲调节信号该部位缺乏血脑屏障，是与血循环中的瘦素(leptin)、胰岛素、性激素等外周信号直接交流的重要部位•下丘脑腹内侧核(VMN)及外侧核(LH)是接受、整合与传递能量代谢信号的信息中转站VMN损伤能够产生迅速持久的食欲亢进与体重增加，向该部位注射微量神经肽Y(NPY)，加兰肽(galanin)，GABA以及瘦素也能达到促/抑食欲、增/减体重的目的LH则位于VMN背侧部，是产生黑素浓集激素、食欲素(orexin)，以及谷氨酸的部位，因此是一个摄食促进中枢。正常情况下，LH接受来自VMN的食欲抑制信号，损伤后导致暂时性食欲亢进与体重增加背内侧核（DMN）•主要是调节能量代谢的后备力量DMN电损伤仅产生轻微的摄食行为紊乱，DMN中少量存在的NPY能神经元禁食后表达不增加，但在VMN损伤、泌乳时增加数倍DMN能够接受ARCNPY能神经元的投射，是leptin与NPY相互作用的位点之一室旁核（PVN）•是下丘脑发挥摄食调节作用的主要核团，是整合能量代谢信号的重要中枢向PVN投射的神经纤维形成密集的神经束，呈扇状排列在第三脑室顶部的两侧，PVN内注射微量各种促食欲物质以及抑制食欲的leptin与促肾上腺皮质激素释放激素均能发挥各自的作用下丘脑食欲促进信号神经肽Y(NPY)•是迄今发现的作用最强的促食欲信号•下丘脑内主要分布在ARC，少部分分布于PVN，DMN等区域。下丘脑外食欲调节相关的NPY神经元则主要分布在脑干，并投射到下丘脑•在饥饿、禁食、泌乳等能量需求增加时，总伴随着ARC-PVN轴NPY信号的增强，并随着进食进行性降低。如果此时撤除食物，NPY保持在高分泌状态，提示NPY参与了摄食的启动与维持•持续中枢灌注NPY可在啮齿类动物复制出特征性的夜间阵发性进食模式，提示正常大鼠夜间阵发性进食正是NPY释放增加的结果内源性阿片样多肽(EOP)•是下丘脑中另一类与食欲调节相关的信号物质，主要包括-内啡肽、脑啡肽和强啡肽•其刺激进食的作用平和而短暂黑素浓集激素•可能参与了NPY对食欲与体重的调节•一般认为它是一种快速、弱效的食欲促进物质。虽然一次用药并不影响24小时总摄入量，但反复注射则能在数天内增加进食-氨基丁酸(GABA)•是作用比较明确的氨基酸类食欲调节相关信号•GABAA受体内源性激动剂可以有效抑制促黑色素细胞激素(-MSH)的释放•下丘脑PVN，DMN，VMN等注射微量GABAA受体激动剂则能在50分钟内刺激进食加兰肽(galanin)•即使在饱食情况下，galanin也能激发大鼠的进食活动。其作用可能机制：(1)NPY-galanin--内啡肽通路。galanin神经元在ARC、PVN与NPY能神经元存在直接联系，可能部分介导了NPY的促食欲作用(2)galanin-NE路径。galanin能够刺激PVN释放NE。2受体拮抗剂预处理则能影响galanin的功能，因此由脑干释放到PVN的NE也能介导galanin部分生物学效应食欲素(orexin)•合成于下丘脑腹外侧核，分布局限，功能专一•调节摄食大鼠脑室内注射orexin，可明显促进大鼠进食，并呈剂量依赖性反应。orexin刺激的摄食反应只发生在大鼠正常休息的白天，而且orexin对摄食的刺激并不是增强醒觉状态的结果•能量平衡脑室内注射orexin能增加鼠代谢率下丘脑前orexin原过度表达时，鼠代谢率增加，体重减轻。前orexin原被破坏后，动物表现出能量代谢率降低厌食信号促肾上腺皮质激素释放激素CRH•主要由下丘脑PVN的小细胞合成，是一种多效性的神经肽，可以减少动物进食，尤其是夜间进食及禁食后诱发的进食行为•脑室内或PVN注射微量CRH也可抑制NPY诱发的进食，而其拮抗剂-螺旋CRH(9-41)则仅能减弱在PVN部位微注射CRH所产生的抑制进食作用，提示与食欲调节相关的CRH受体仅局限于PVN分布•CRH显著降低体重的作用可能是通过增强交感神经活性、促进能量消耗与脂质分解的机制所致，与进食无关促黑激素MSH•是有效的食欲抑制信号，主要通过黑皮质素MC4型受体(MC4-R)发挥作用。其激动剂的中枢运用能够有效抑制NPY诱导的小鼠进食•刺鼠（一种常染色体隐性遗传的肥胖小鼠）：其肥胖的发生正是由于异位表达的刺鼠蛋白竞争了MC4-R，使-MSH无法发挥食欲调节作用所致瘦素(Leptin)•是血浆中由脂肪细胞分泌的一种蛋白质产物，主要通过其短胞浆OB-Ra受体介导透过血脑屏障在下丘脑发挥能量代谢负调控作用，是机体能量贮存状况的一项较敏感的指标，其中枢应用则可产生明显抑制动物进食、降低体重的作用调节水平衡（WaterRegulation）水的摄取与排出渴中枢（thirstarea）的兴奋及心理因素抗利尿激素（antidiuretichormone,ADH）的作用使集合管上皮细胞对水的通透性增高调节心血管活动电刺激下丘脑后区、外侧区、内侧区→→BP↑、HR↑电刺激下丘脑前区→→BP↓、HR↓调节自主神经功能调节AVP的合成与释放参与调节压力感受性反射参与调节内脏感受器引起的心血管反射与延髓心血管调节中枢的联系调节内分泌活动(EndocrineHormoneRegulation)视上核、室旁核的大细胞神经元血管升压素（vasopressin/ADH）催产素（oxytocin）下丘脑促垂体区的小细胞神经元调节性多肽促甲状腺激素释放激素TRH，促性腺激素释放激素GnRH，生长激素释放激素GRH，生长激素释放抑制激素GIH，促肾上腺激素释放激素CRH，催乳素释放因子PRF，催乳素释放抑制激素PIH，促黑激素释放因子MSF，促黑激素释放抑制因子MSIF控制情绪反应下丘脑是控制发怒反应的重要部位切除大脑皮层，或刺激下丘脑穹隆周围部位和腹内侧核假怒（shamrage）损毁下丘脑外侧区动物变得很平静刺激下丘脑内侧区动物极易激动并富于进攻性下丘脑参与防御反应刺激下丘脑腹内侧核一系列交感神经活动增强的防御性反应刺激下丘脑外侧区攻击性行为刺激下丘脑背侧区逃避性行为下丘脑参与精神活动的调节人下丘脑损伤可出现狂躁或抑郁下丘脑是情感性内脏、躯体活动的高级中枢整合各种传入，通过调节内脏反射回路，作用于自主神经系统，调节情绪性生理表现将内脏活动与其他生理活动联系起来，调节内分泌和内脏活动以及情绪性反应的体温、营养摄取、水平衡等重要生理过程调节免疫反应下丘脑前部与后部免疫反应增强区（immuneresponseinhibitingregion,IRIR）下丘脑中部免疫反应抑制区（immuneresponseenhancingregion,IRER）调节途径通过植物神经系统影响免疫系统的活动交感神经：免疫抑制副交感神经：免疫增强通过神经内分泌系统调节免疫反应皮质醇、性激素、儿茶酚胺（）生长激素、甲状腺激素、胰岛素、Ach（+）与睡眠的关系外侧下丘脑和中脑背侧受损引起持久的睡眠上行激活系统的两条主要通路从上位脑干上行到丘脑，负责激活丘脑的中继神经元起自上位脑干和下丘脑尾部里的单胺能神经元细胞，不通过丘脑，而是激活外侧下丘脑部和基底前脑处的神经元细胞，进而激活大脑皮质细胞视前区损伤抑制睡眠视前区的ventrolateralpreopticnucleus(VLPO)神经元细胞含有抑制性神经递质促生长激素神经肽和GABA，它们在人体入睡时会首先被激活VLPO细胞受损会明显减少REM睡眠和NREM睡眠与生物节律的关系日节律指周期约为24小时的生物节律基本特性内源性协同性日节律定时系统的组成光感受器和传导光协同信息的视觉传入通路产生日节律振荡的起律器连接起律器和效应器的传出通路视交叉上核（suprachiasmaticnuclei，SCN）是日节律定时系统的主导起律器SCN是视网膜光信息传导纤维视丘束在下丘脑的终止部位损毁SCN动物日节律的丧