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我国科学家揭示催产素可通过脑内投射纤维影响情感行为

2021-01-06 17:17:35

    2020年11月19日,Neuron杂志在线发表浙江大学与华中科技大学团队合作成果“Reconstruction of the Hypothalamo-Neurohypophysial System and Functional Dissection of Magnocellular Oxytocin Neurons in the Brain”。科研团队解析了下丘脑-神经垂体内分泌系统(HNS)的三维精细结构及中枢功能,研究揭示了催产素并不是仅仅通过释放到外周起到激素的作用,也可以通过投射到脑内情感调控区域而影响我们的情感行为。

    下丘脑存在着一群特殊的神经内分泌细胞,它们既保留了神经元的放电特性,又能够释放激素入血,作用于外周的靶器官,在调节机体生长发育、代谢生殖和内环境稳态中发挥着重要作用。其中,分泌血管加压素(AVP,又称抗利尿激素)和催产素(OXT)的神经元主要位于下丘脑室旁核(PVN)与视上核(SON)。它们胞体大,轴突长且直接投射至神经垂体,构成下丘脑-神经垂体系统,即大细胞性神经内分泌系统。

    从神经垂体释放入血的AVP与OXT调控机体的水盐平衡、分娩与泌乳等重要过程,近年来药理学研究显示,AVP和OXT作为神经肽类神经调质,在脑内能调控机体的社交、恐惧和情感等,但内源性OXT是通过释放至外周后重新入脑,还是大细胞内分泌神经元(MNCs)直接在脑内释放OXT发挥作用目前并不清楚。阐明内源性OXT的作用及机制依赖于对MNCs全脑投射的精细三维重构及其功能活动的精准靶向操控。

    科研人员巧妙地将逆向示踪病毒注射至大鼠的神经垂体,利用病毒沿轴突高效逆向转运的特性,点亮整个HNS,利用自主开发的荧光显微光学切片断层成像(fMOST)技术,对大鼠全脑进行成像并首次完成了HNS高分辨率的三维重构。研究发现除了经典的PVN与SON外,下丘脑内多个核团都存在向神经垂体投射的AVP和OXT神经元,且部分OXT阳性大细胞能发出轴突侧枝投射至皮层、杏仁核、伏隔核、纹状体等下丘脑外的区域,提示它们可能同时向外周和中枢内释放OXT。

    为进一步探究OXT大细胞的功能,研究人员构建了OXT-Cre转基因大鼠(在OXT阳性细胞中表达Cre重组酶),并在其神经垂体注射了Cre依赖、逆向转运的化学遗传学病毒,利用药物诱导,特异性操控OXT大细胞。研究发现,激活OXT大细胞不仅能通过投射至神经垂体的主轴突释放OXT,提高外周血液中OXT的含量,也能通过脑内的侧枝释放OXT,促进大鼠的社交行为;而抑制这些细胞则产生了相反的效果。提示OXT大细胞能在外周和中枢释放OXT,协调机体稳态和中枢行为。

    该研究工作通过新技术的应用和精巧的实验设计,使我们对下丘脑-垂体神经内分泌系统这一经典结构有了新的认识。

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