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      科研人員發現催產素內分泌神經元通過腦內投射纖維影響情感行為

      發布時間:2020-11-24來源:浙大新聞辦作者:者也 楊金0

      近日,浙江大學與華中科技大學聯合團隊,成功解析了下丘腦-神經垂體內分泌系統的三維精細結構及中樞功能,并揭示了催產素不僅通過釋放到外周起到激素的作用,還通過投射到腦內情感調控區域而影響情感行為。研究為解析催產素相關的中樞行為或疾病的神經機制提供了新的證據和見解,為操控內分泌神經元和研究其外周與中樞功能提供了新的技術策略和思路

      這項工作于近日刊發在國際知名期刊《神經元》(Neuron)上,論文第一作者為浙江大學博士后張斌和博士研究生邱禮耀,共同通訊作者為浙江大學腦科學與腦醫學學院高志華教授和華中科技大學武漢光電國家研究中心李安安教授。

      下丘腦存在著一群特殊的神經內分泌細胞,它們既保留了神經元的放電特性,又能夠釋放激素入血,作用于外周的靶器官,在調節機體生長發育、代謝生殖和內環境穩態中發揮著重要作用?!跋虑鹉X-垂體神經內分泌系統在醫學教科書中都有經典的描述,這次研究通過新技術的應用和精巧的實驗設計,對這一經典結構有了新的認識?!?段樹民介紹說。

      其中,分泌血管加壓素(AVP,又稱抗利尿激素)和催產素(OXT)的神經元主要位于下丘腦室旁核(PVN)與視上核(SON)。它們胞體大,軸突長且直接投射至神經垂體,構成下丘腦-神經垂體系統,即大細胞性神經內分泌系統。

      從神經垂體釋放入血的AVPOXT調控機體的水鹽平衡、分娩與泌乳等重要過程,近年來藥理學研究顯示,AVPOXT作為神經肽類神經調質,在腦內能調控機體的社交、恐懼和情感等,但內源性OXT是通過釋放至外周后重新入腦,還是大細胞內分泌神經元(MNCs)直接在腦內釋放OXT發揮作用目前并不清楚。闡明內源性OXT的作用及機制依賴于對MNCs全腦投射的精細三維重構及其功能活動的精準靶向操控。

      左,下丘腦-神經垂體系統的三維重構展示;右,大細胞內分泌神經元側支投射示意圖。

      帶著這些問題,段樹民和高志華教授的團隊巧妙地將逆向示蹤病毒注射至大鼠的神經垂體,利用病毒沿軸突高效逆向轉運的特性,點亮整個HNS。團隊繼而與華中科技大學武漢光電國家研究中心龔輝教授團隊合作,利用自主開發的熒光顯微光學切片斷層成像(fMOST)技術,對大鼠全腦進行成像并首次完成了HNS高分辨率的三維重構。

      研究發現除了經典的PVNSON外,下丘腦內多個核團都存在向神經垂體投射的AVPOXT神經元,且部分OXT陽性大細胞能發出軸突側枝(collaterals)投射至皮層、杏仁核、伏隔核、紋狀體等下丘腦外的區域,提示它們可能同時向外周和中樞內釋放OXT。

      為進一步探究OXT大細胞的功能,研究人員構建了OXT-Cre轉基因大鼠(在OXT陽性細胞中表達Cre重組酶),并在其神經垂體注射了Cre依賴、逆向轉運的化學遺傳學病毒,利用藥物誘導,特異性操控OXT大細胞。

      研究發現,激活OXT大細胞不僅能通過投射至神經垂體的主軸突釋放OXT,提高外周血液中OXT的含量,也能通過腦內的側枝釋放OXT,促進大鼠的社交行為;而抑制這些細胞則產生了相反的效果。提示OXT大細胞能在外周和中樞釋放OXT,協調機體穩態和中樞行為。

      圖文摘要:通過fMOST技術重構大鼠下丘腦-神經垂體系統;利用化學遺傳學方法特異操控OXT大細胞能影響外周血OXT水平,并調控大鼠的社交行為等。

      博士研究生肖薇參與了部分實驗,并參與設計了文章的圖文摘要。研究受國家重點研發項目,國家自然科學基金,廣東省科技計劃項目,中央高?;究蒲袠I務費和中國博士后科學基金等資助。

      (文 者也 楊金/圖片由受訪團隊提供)

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