能量摄入与消耗的动态平衡是生物生存的核心策略。当食物匮乏时，哺乳动物常通过蛰伏（torpor）——一种以低代谢率、低体温和低心率为特征的适应性状态——来保存能量。蛰伏现象在自然界广泛存在（如冬眠动物），其潜在机制对临床危重症保护、器官移植乃至太空探索具有重要意义。然而，大脑如何主动协调体温下降、心率减缓、代谢抑制等生理变化，以及这些变化间的因果关系，始终是未解之谜。脑干作为连接自主神经系统的关键枢纽，其腹外侧延髓（ventrolateral medulla, VLM）中的儿茶酚胺能神经元（CA神经元）已被报道参与心血管、体温及能量代谢调控，但其在蛰伏中的作用尚不清楚。
2025年7月1日，中国科学技术大学生医部免疫应答与免疫治疗全国重点实验室/第一附属医院血液科占成教授团队，在Nature Communications杂志上发表题为“Brainstem catecholaminergic neurons induce torpor during fasting by orchestrating cardiovascular and thermoregulation changes”的研究论文。该研究首次发现VLM-CA神经元是禁食诱导蛰伏的核心调控枢纽，激活此类神经元可重现自然蛰伏的关键生理特征，心率下降先于体温降低的时序关系，并解析出VLM-CA→迷走神经背核（DMV）和VLM-CA→内侧视前区（MPA）两条功能分化的神经环路。
VLM-CA神经元调控torpor的模式图
研究团队发现在禁食诱导蛰伏的早期阶段，小鼠腹外侧延髓吻侧与中间区的儿茶酚胺能神经元（VLM-CA）活性显著增强。为验证其必要性，采用化学遗传学方法特异性抑制小鼠的VLM-CA神经元活性，导致小鼠在禁食条件下诱导蛰伏的能力出现显著降低。而在非禁食小鼠中激活VLM-CA神经元后，心率迅速下降，在2分钟内从730±19 bpm骤降至345±26 bpm，并伴随窦性心律不齐及心跳暂停，且体温下降则相对滞后于心率变化。这种“心率先降、体温后降”的时序关系与自然蛰伏动物一致。此外，激活VLM-CA神经元还显著抑制代谢率（耗氧量下降32%），降低棕色脂肪产热（iBAT温度下降约4℃），减少活动量。这些结果提示VLM-CA神经元在蛰伏诱导与维持中发挥关键作用。
通过病毒示踪与光遗传学技术，研究团队揭示了VLM-CA→DVC环路通过兴奋迷走神经背核（DMV）神经元，介导心率的急剧下降，体温的缓慢下降。而激活VLM-CA→MPA环路则抑制产热，维持低温状态。在关键发现方面，研究团队还证实，β受体激动剂（异丙肾上腺素）能够逆转心率减缓和体温下降，这一发现表明心率变化与体温调节之间的紧密联系，证实心率下降可能是体温降低的关键驱动力，二者协同促进蛰伏维持。
达乌尔黄鼠（Spermophilus dauricus）是一种典型的冬眠动物，研究团队发现达乌尔黄鼠也具有VLM-CA神经元，且在冬眠起始前（10月）特异性激活，这一结果提示VLM-CA神经元在跨物种冬眠中可能具有保守功能。
本研究揭示了VLM-CA神经元在禁食诱导蛰伏中的关键作用，首次表明这些神经元不仅在诱导与维持蛰伏过程中起关键作用，还能通过人为激活诱导出类似冬眠的生理状态。研究为理解蛰伏的神经调控机制提供了新的理论框架，同时为人工诱导保护性低代谢（如器官移植前预处理）开辟了新途径。未来的研究应聚焦于解析VLM-CA神经回路的精细功能，尤其通过跨物种比较（如冬眠动物）验证其在自然冬眠中的保守性机制。此外，如何通过调控这些神经元改善能量代谢，也是值得深入探讨的重要方向。
中国科学技术大学生医部免疫应答与免疫治疗全国重点实验室，第一附属医院血液科的占成教授为本文通讯作者；课题组博士毕业生程明秀、博士生王美琪及技术员王亮为该研究工作的共同第一作者。本研究的顺利开展得益于多位专家学者的支持与指导，包括：浙江大学李浩洪教授、北京大学王世强教授、北京生命科学研究所曹鹏教授、加拿大加文医学研究所石雁川教授等。该研究得到国家自然科学基金委、免疫全重实验室培育基金，以及国家科技创新2030重大项目等项目支持。