我國科學家揭示催產素可通過腦內投射纖維影響情感行為

2021-01-11 中華人民共和國科學技術部

　　2020年11月19日，Neuron雜誌在線發表浙江大學與華中科技大學團隊合作成果「Reconstruction of the Hypothalamo-Neurohypophysial System and Functional Dissection of Magnocellular Oxytocin Neurons in the Brain」。科研團隊解析了下丘腦-神經垂體內分泌系統（HNS）的三維精細結構及中樞功能，研究揭示了催產素並不是僅僅通過釋放到外周起到激素的作用，也可以通過投射到腦內情感調控區域而影響我們的情感行為。

　　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，作用於外周的靶器官，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。其中，分泌血管加壓素（AVP，又稱抗利尿激素）和催產素（OXT）的神經元主要位於下丘腦室旁核（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AVP與OXT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，AVP和OXT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發揮作用目前並不清楚。闡明內源性OXT的作用及機制依賴於對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。

　　科研人員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，利用自主開發的螢光顯微光學切片斷層成像（fMOST）技術，對大鼠全腦進行成像並首次完成了HNS高解析度的三維重構。研究發現除了經典的PVN與SON外，下丘腦內多個核團都存在向神經垂體投射的AVP和OXT神經元，且部分OXT陽性大細胞能發出軸突側枝投射至皮層、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），並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。

　　該研究工作通過新技術的應用和精巧的實驗設計，使我們對下丘腦-垂體神經內分泌系統這一經典結構有了新的認識。

論文連結：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30856-4

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