DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-026-04074-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40799609
تاريخ النشر: 2026-05-11
المؤلف: Sangbhin Lee وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث تحفيز العصب الحائر
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة محور الكبد-الدماغ وتأثيره على سلوك القلق في الفئران، مع تسليط الضوء على دور الكبد في توازن الطاقة وتنظيم المزاج. استخدم الباحثون فئران Advillin (Avil) CreERT2؛ channelrhodopsin-tdTomato وتقنية التحفيز الضوئي اللاسلكي لتحفيز خلايا الأعصاب الحسية الودية الإيجابية لـ Avil التي تعصب الكبد بشكل انتقائي. أدى التحفيز الحاد لهذه الأعصاب إلى تنشيط خلايا عصبية في العقدة العقدية والنواة الحركية الظهرية للعصب المبهم، مما أدى إلى زيادة سلوكيات القلق في اختبارات سلوكية متنوعة، بما في ذلك اختبار الحقل المفتوح، ومتاهة الزاوية المرتفعة، واختبارات الصندوق المضيء/المظلم.
أشارت التحقيقات الإضافية من خلال تتبع الفيروسات العكسي إلى أن الخلايا العصبية في نواة المسار المنعزل (NTS) تتجه إلى locus coeruleus (LC). أدى التحفيز الضوئي للأعصاب الحسية الودية التي تعصب الكبد إلى تنشيط كبير لخلايا عصبية تعبر عن النورإبينفرين في LC. ومن الجدير بالذكر أن تثبيط الخلايا العصبية للنورإبينفرين في LC بواسطة الكيمياء الجينية ألغى التأثيرات المثيرة للقلق لتحفيز خلايا الأعصاب الحسية الودية الإيجابية لـ Slc6a2، مما يبرز الدور الحاسم للنورإبينفرين في LC في هذه الاستجابة السلوكية. تكشف هذه النتائج عن دائرة جديدة للكبد-NTS-LC التي لا تنظم فقط توازن الطاقة النظامية ولكن تؤثر أيضًا على السلوكيات العاطفية، مما يتحدى الآراء التقليدية حول تفاعلات الكبد-الدماغ.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث مفهوم الإحساس الداخلي، والذي يشير إلى قدرة الدماغ على معالجة التغذية الراجعة الديناميكية من الإشارات الحسية الداخلية، وخاصة من خلال العصب المبهم الذي يعصب أعضاء مختلفة، بما في ذلك الكبد والرئتين والقلب والأمعاء. تعتبر هذه الاتصالات ثنائية الاتجاه ضرورية لعكس الحالة الداخلية للكائن الحي ولها آثار كبيرة على الصحة العقلية، وخاصة من خلال محور الأمعاء-الدماغ ودور الميكروبيوم المعوي في الأمراض التنكسية العصبية وتنظيم العواطف. تشير النتائج الحديثة إلى أن خلايا الأعصاب الحسية الودية التي تعصب الكبد قد تؤثر على سلوكيات المزاج، وخاصة سلوكيات القلق في الفئران التي تعرضت لنظام غذائي عالي الدهون.
تسلط الدراسة الضوء على دور الكبد كعضو استقلابي مركزي يتفاعل مع أعضاء داخلية أخرى للحفاظ على توازن الطاقة. ومن الجدير بالذكر أن البحث يستخدم تتبع الفيروسات الأمامية والعكسية لإظهار أن خلايا الأعصاب الحسية الودية الإيجابية لـ advillin (Avil) تستهدف بشكل أساسي الوريد البابي الكبدي، مما يشير إلى قدرتها على اكتشاف الإشارات الداخلية ونقل هذه المعلومات إلى المجمع الحركي الظهري (DVC) في الدماغ. يدمج DVC، وخاصة النواة الذيلية للمسار المنعزل (NTS)، المعلومات الحسية الداخلية ويتواصل مع مناطق الدماغ المعنية بتنظيم القلق، مثل locus coeruleus (LC). تشير نتائج الدراسة إلى أن التحفيز الضوئي لخلايا الأعصاب الحسية الودية التي تعصب الكبد يعزز سلوكيات القلق في الفئران، مما ي implicates مسار الكبد-NTS-LC في تعديل القلق من خلال خلايا عصبية تعبر عن النورإبينفرين.
طرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يتناول المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم الظروف التجريبية، مثل درجة الحرارة، المدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. تعتبر الوضوح والدقة في هذا القسم أمرًا حيويًا لتمكين الباحثين الآخرين من تكرار الدراسة والتحقق من استنتاجاتها. بشكل عام، يعد هذا القسم مكونًا أساسيًا من البحث، حيث يوفر معلومات أساسية حول كيفية إجراء الدراسة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يسلط الضوء على الاتجاهات البيانية المهمة، النتائج الإحصائية، وأي ارتباطات ملحوظة ذات صلة بفرضيات الدراسة. عادةً ما تكون النتائج مصحوبة بمساعدات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتعزيز الوضوح وتسهيل فهم البيانات.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم آثار النتائج، مقارنًا إياها بالأدبيات الموجودة لوضع النتائج في سياق أوسع. يتم أيضًا تناول أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، مما يوفر رؤى حول المجالات المحتملة لمزيد من التحقيق. بشكل عام، يعمل هذا القسم على دعم أهداف البحث والمساهمة في النقاش المستمر في المجال الأكاديمي المعني.
مناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون دور خلايا الأعصاب الحسية الودية التي تعصب الكبد في تعديل سلوك القلق من خلال التحفيز الضوئي. باستخدام نظام تحفيز ضوئي لاسلكي، قاموا بتنشيط ألياف الأعصاب الحسية الودية الإيجابية لـ Avil في الفئران، مما أدى إلى تنشيط كبير للخلايا العصبية في العقدة العقدية، كما يتضح من زيادة التعبير عن علامات S6 الفسفورية (pS6) و c-fos. كما أدى هذا التحفيز إلى تنشيط خلايا عصبية في المجمع الحركي الظهري للعصب المبهم (DVC)، وخاصة في نواة المسار المنعزل (NTS) والنواة الحركية الظهرية للعصب المبهم (DMV)، مما يشير إلى أن هذه المناطق هي أهداف تالية للإدخال الحسي الكبدي.
كشفت التقييمات السلوكية أن التنشيط الحاد لهذه الألياف الودية أدى إلى زيادة سلوكيات القلق في كل من الفئران الذكور والإناث، كما يتضح من انخفاض النشاط الاستكشافي في اختبارات الحقل المفتوح ومتاهة الزاوية المرتفعة. ومن الجدير بالذكر أن تثبيط الخلايا العصبية للنورإبينفرين (NE) في locus coeruleus (LC) أوقف تمامًا التأثيرات المثيرة للقلق للتحفيز الودي، مما يبرز الدور الحاسم لمسار الكبد-خلايا الأعصاب الحسية الودية-NTS-LC في تنظيم القلق. تشير النتائج إلى أن كل من الإشارات العصبية والهرمونية من الكبد قد تعمل معًا للتأثير على السلوك العاطفي، مما يبرز أهمية محور الكبد-الدماغ في تنظيم القلق. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف التفاعلات بين هذه المسارات وآثارها على الصحة العاطفية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-026-04074-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40799609
Publication Date: 2026-05-11
Author(s): Sangbhin Lee et al.
Primary Topic: Vagus Nerve Stimulation Research
Overview
This study explores the liver-brain axis and its influence on anxiety-like behavior in mice, highlighting the liver’s role in energy balance and mood regulation. The researchers utilized Advillin (Avil) CreERT2; channelrhodopsin-tdTomato mice and wireless optogenetics to selectively stimulate Avil-positive vagal sensory neurons innervating the liver. Acute stimulation of these nerves activated neurons in the nodose ganglia and dorsal motor nucleus of the vagus, leading to increased anxiety-like behaviors in various behavioral tests, including the open field, elevated plus maze, and light/dark box tests.
Further investigation through retrograde viral tracing indicated that neurons in the nucleus of the solitary tract (NTS) project to the locus coeruleus (LC). Optogenetic stimulation of the liver-innervating vagal sensory nerves significantly activated norepinephrine-expressing neurons in the LC. Notably, chemogenetic inhibition of LC norepinephrine neurons abolished the anxiogenic effects of stimulating Slc6a2-positive vagal sensory neurons, underscoring the critical role of LC norepinephrine in this behavioral response. These findings unveil a novel liver-NTS-LC circuit that not only regulates systemic energy homeostasis but also influences emotional behaviors, challenging traditional views of liver-brain interactions.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the concept of interoception, which refers to the brain’s ability to process dynamic feedback from visceral sensory signals, particularly through the vagus nerve that innervates various organs, including the liver, lungs, heart, and gut. This bidirectional communication is crucial for reflecting the internal state of an organism and has significant implications for mental health, particularly through the gut-brain axis and the role of the gut microbiome in neurodegenerative diseases and emotional regulation. Recent findings indicate that vagal sensory neurons innervating the liver may influence mood behaviors, especially anxiety-like behaviors in mice subjected to a high-fat diet.
The study highlights the liver’s role as a central metabolic organ that interacts with other visceral organs to maintain energy balance. Notably, the research employs anterograde and retrograde viral tracing to show that advillin (Avil)-positive vagal sensory neurons primarily target the hepatic portal vein, suggesting their capability to detect interoceptive signals and relay this information to the dorsal motor complex (DVC) of the brain. The DVC, particularly the caudal nucleus tractus solitarius (NTS), integrates visceral sensory information and communicates with brain regions involved in anxiety regulation, such as the locus coeruleus (LC). The study’s findings indicate that optogenetic stimulation of liver-innervating vagal sensory neurons enhances anxiety-like behavior in mice, implicating the liver-NTS-LC pathway in the modulation of anxiety through norepinephrine-expressing neurons.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the protocols followed for data collection, including any statistical analyses applied to interpret the results.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, such as temperature, duration, and any controls implemented to validate the findings. The clarity and precision in this section are crucial for enabling other researchers to replicate the study and verify its conclusions. Overall, this section serves as a foundational component of the research, providing essential information on how the study was conducted.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights significant data trends, statistical outcomes, and any observed correlations relevant to the study’s hypotheses. The results are typically accompanied by visual aids such as graphs or tables to enhance clarity and facilitate understanding of the data.
Additionally, the section may discuss the implications of the findings, comparing them with existing literature to contextualize the results within the broader field. Any unexpected outcomes or anomalies are also addressed, providing insights into potential areas for further investigation. Overall, this section serves to substantiate the research objectives and contribute to the ongoing discourse in the relevant academic domain.
Discussion
In this study, the authors investigated the role of liver-innervating vagal sensory neurons in modulating anxiety-like behavior through optogenetic stimulation. Using a wireless optogenetic system, they activated Avil-positive vagal sensory fibers in mice, which resulted in significant neuronal activation in the nodose ganglia, as evidenced by increased expression of phosphorylated S6 (pS6) and c-fos markers. This stimulation also activated neurons in the dorsal vagal complex (DVC), particularly in the nucleus tractus solitarius (NTS) and the dorsal motor nucleus of the vagus (DMV), indicating that these regions are downstream targets of liver sensory input.
Behavioral assessments revealed that acute activation of these vagal fibers led to increased anxiety-like behaviors in both male and female mice, as demonstrated by reduced exploratory activity in open field and elevated plus maze tests. Notably, chemogenetic inhibition of norepinephrine (NE) neurons in the locus coeruleus (LC) completely blocked the anxiogenic effects of vagal stimulation, underscoring the critical role of the liver-vagal sensory neuron-NTS-LC pathway in regulating anxiety. The findings suggest that both neural and humoral signals from the liver may work in concert to influence emotional behavior, highlighting the importance of the liver-brain axis in anxiety regulation. Future research is warranted to explore the interactions between these pathways and their implications for emotional health.