Induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by ultrasound

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作者
Yaoheng Yang,Jinyun Yuan,Rachael L. Field,Dezhuang Ye,Zhongtao Hu,Kevin Xu,Lu Xu,Yan Gong,Yimei Yue,Alexxai V. Kravitz,Michael R. Bruchas,Jianmin Cui,Jonathan R. Brestoff,Hong Chen
出处
期刊:Nature metabolism [Nature Portfolio]
卷期号:5 (5): 789-803 被引量:94
标识
DOI:10.1038/s42255-023-00804-z
摘要

Abstract Torpor is an energy-conserving state in which animals dramatically decrease their metabolic rate and body temperature to survive harsh environmental conditions. Here, we report the noninvasive, precise and safe induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by remote transcranial ultrasound stimulation at the hypothalamus preoptic area (POA). We achieve a long-lasting (>24 h) torpor-like state in mice via closed-loop feedback control of ultrasound stimulation with automated detection of body temperature. Ultrasound-induced hypothermia and hypometabolism (UIH) is triggered by activation of POA neurons, involves the dorsomedial hypothalamus as a downstream brain region and subsequent inhibition of thermogenic brown adipose tissue. Single-nucleus RNA-sequencing of POA neurons reveals TRPM2 as an ultrasound-sensitive ion channel, the knockdown of which suppresses UIH. We also demonstrate that UIH is feasible in a non-torpid animal, the rat. Our findings establish UIH as a promising technology for the noninvasive and safe induction of a torpor-like state.
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