近日，浙江大學(xué)與華中科技大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，成功解析了下丘腦-神經(jīng)垂體內(nèi)分泌系統(tǒng)的三維精細(xì)結(jié)構(gòu)及中樞功能，并揭示了催產(chǎn)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(nèi)情感調(diào)控區(qū)域而影響情感行為。研究為解析催產(chǎn)素相關(guān)的中樞行為或疾病的神經(jīng)機(jī)制提供了新的證據(jù)和見解，為操控內(nèi)分泌神經(jīng)元和研究其外周與中樞功能提供了新的技術(shù)策略和思路
這項(xiàng)工作于近日刊發(fā)在國際知名期刊《神經(jīng)元》（Neuron）上，論文第一作者為浙江大學(xué)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(xué)腦科學(xué)與腦醫(yī)學(xué)學(xué)院高志華教授和華中科技大學(xué)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(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，它們既保留了神經(jīng)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(diào)節(jié)機(jī)體生長發(fā)育、代謝生殖和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用?！跋虑鹉X-垂體神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)教科書中都有經(jīng)典的描述，這次研究通過新技術(shù)的應(yīng)用和精巧的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對這一經(jīng)典結(jié)構(gòu)有了新的認(rèn)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(chǎn)素（OXT）的神經(jīng)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(jīng)垂體，構(gòu)成下丘腦-神經(jīng)垂體系統(tǒng)，即大細(xì)胞性神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)。
從神經(jīng)垂體釋放入血的AVP與OXT調(diào)控機(jī)體的水鹽平衡、分娩與泌乳等重要過程，近年來藥理學(xué)研究顯示，AVP和OXT作為神經(jīng)肽類神經(jīng)調(diào)質(zhì)，在腦內(nèi)能調(diào)控機(jī)體的社交、恐懼和情感等，但內(nèi)源性OXT是通過釋放至外周后重新入腦，還是大細(xì)胞內(nèi)分泌神經(jīng)元（MNCs）直接在腦內(nèi)釋放OXT發(fā)揮作用目前并不清楚。闡明內(nèi)源性OXT的作用及機(jī)制依賴于對MNCs全腦投射的精細(xì)三維重構(gòu)及其功能活動的精準(zhǔn)靶向操控。
左，下丘腦-神經(jīng)垂體系統(tǒng)的三維重構(gòu)展示；右，大細(xì)胞內(nèi)分泌神經(jīng)元側(cè)支投射示意圖。
帶著這些問題，段樹民和高志華教授的團(tuán)隊(duì)巧妙地將逆向示蹤病毒注射至大鼠的神經(jīng)垂體，利用病毒沿軸突高效逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的特性，點(diǎn)亮整個(gè)HNS。團(tuán)隊(duì)繼而與華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心龔輝教授團(tuán)隊(duì)合作，利用自主開發(fā)的熒光顯微光學(xué)切片斷層成像（fMOST）技術(shù)，對大鼠全腦進(jìn)行成像并首次完成了HNS高分辨率的三維重構(gòu)。
研究發(fā)現(xiàn)除了經(jīng)典的PVN與SON外，下丘腦內(nèi)多個(gè)核團(tuán)都存在向神經(jīng)垂體投射的AVP和OXT神經(jīng)元，且部分OXT陽性大細(xì)胞能發(fā)出軸突側(cè)枝（collaterals）投射至皮層、杏仁核、伏隔核、紋狀體等下丘腦外的區(qū)域，提示它們可能同時(shí)向外周和中樞內(nèi)釋放OXT。
為進(jìn)一步探究OXT大細(xì)胞的功能，研究人員構(gòu)建了OXT-Cre轉(zhuǎn)基因大鼠（在OXT陽性細(xì)胞中表達(dá)Cre重組酶），并在其神經(jīng)垂體注射了Cre依賴、逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的化學(xué)遺傳學(xué)病毒，利用藥物誘導(dǎo)，特異性操控OXT大細(xì)胞。
研究發(fā)現(xiàn)，激活OXT大細(xì)胞不僅能通過投射至神經(jīng)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(nèi)的側(cè)枝釋放OXT，促進(jìn)大鼠的社交行為；而抑制這些細(xì)胞則產(chǎn)生了相反的效果。提示OXT大細(xì)胞能在外周和中樞釋放OXT，協(xié)調(diào)機(jī)體穩(wěn)態(tài)和中樞行為。
圖文摘要：通過fMOST技術(shù)重構(gòu)大鼠下丘腦-神經(jīng)垂體系統(tǒng)；利用化學(xué)遺傳學(xué)方法特異操控OXT大細(xì)胞能影響外周血OXT水平，并調(diào)控大鼠的社交行為等。
博士研究生肖薇參與了部分實(shí)驗(yàn)，并參與設(shè)計(jì)了文章的圖文摘要。研究受國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，國家自然科學(xué)基金，廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目，中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)和中國博士后科學(xué)基金等資助。
（文 者也 楊金/圖片由受訪團(tuán)隊(duì)提供）
