《iScience》：In-vivo properties and functional subtypes of gonadotropin-releasing hormone neurons
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在女性生殖過程中，促性腺激素釋放激素（GnRH）神經元對生育調控至關重要，但其在排卵及生殖周期中的活動模式和功能分類尚不明確。研究人員整合體內電生理記錄與化學遺傳學技術開展研究，成功識別 GnRH 神經元，發現其活動規律及功能亞型，為女性生殖神經內分泌研究提供關鍵依據。
在奇妙的人體生殖系統中，促性腺激素釋放激素（GnRH）神經元扮演著極為關鍵的角色，它堪稱生殖神經元網絡的 “指揮官”，掌控著女性生育的關鍵進程。GnRH 神經元的細胞體廣泛分布于下丘腦的特定區域，它們能釋放 GnRH，進而調控女性生殖周期的規律性活動和自發排卵。然而，長久以來，這些神經元在體內的活動情況以及它們在不同生殖階段的具體功能，一直是科學界尚未完全解開的謎團。以往的研究方法存在諸多局限性，有的只能通過間接指標來推測其功能，有的在體外實驗中無法模擬體內的真實環境，使得對 GnRH 神經元的深入了解困難重重。正因如此，開展一項能夠精準揭示 GnRH 神經元體內奧秘的研究迫在眉睫。
上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院等機構的研究人員勇挑重擔，開展了一項極具意義的研究。他們通過整合體內電生理記錄與化學遺傳學技術，成功在自由活動的小鼠體內識別出 GnRH 神經元。這項研究成果意義非凡，它為 GnRH 神經元的功能分類奠定了重要基礎，也為深入探究女性生殖的神經內分泌調節機制打開了新的大門。該研究成果發表在《iScience》雜志上。
為了完成這項研究，研究人員主要運用了以下關鍵技術方法：首先，利用病毒載體將特定的化學遺傳學工具（如 hM4D(Gi)/hM3D(Gq) ）導入 GnRH 神經元，實現對其功能的精準調控；其次，通過定制的 32 通道電極，植入小鼠腦內的特定區域，進行體內電生理記錄，獲取神經元的活動信息；最后，運用免疫熒光技術，對相關蛋白的表達進行檢測和分析。
下面讓我們詳細了解一下研究結果：
- GnRH-Cre::hM4D(Gi)/hM3D(Gq)小鼠的特征：研究人員向 Gnrh1-Cre+/-小鼠的 rPOA 區域注射特定的腺相關病毒（AAV）后，發現約 80% 的 rPOA GnRH 神經元表達了 hM4D(Gi)或 hM3D(Gq) - EYFP。通過給予不同的刺激（如 Kiss - 54、CNO），檢測血漿中黃體生成素（LH）的水平變化，驗證了這些小鼠模型在研究 GnRH 神經元功能方面的有效性。
- GnRH 神經元的雙重鑒定標準：研究人員采用了雙重鑒定標準來識別 GnRH 神經元。一方面，利用 DREADDs 在 GnRH 神經元中的選擇性表達，以神經元對 CNO 的反應作為一個鑒定標準；另一方面，鑒于 kiss1r 在 rPOA 區域的 GnRH 神經元細胞體上的特異性表達，將細胞對 kisspeptin 的反應作為另一個標準。通過這兩種方法的結合，提高了識別 GnRH 神經元的準確性。
- GnRH 神經元在發情周期中的活動模式：研究人員在不同發情周期階段（包括動情后期、間情期、發情前期和發情期），對 GnRH 神經元的基礎放電率進行了記錄。結果發現，發情前期的基礎放電率最高，顯著高于發情期和動情后期。這表明 GnRH 神經元的活動在發情周期中存在動態變化，這種變化可能與生殖周期的調控密切相關。
- 發情前期表現出類似激增活動的 GnRH 神經元亞群的鑒定：研究人員對 15 個 GnRH 神經元進行了長達 20 小時的記錄，發現約 47% 的 GnRH 神經元在發情前期表現出類似激增的活動，其放電率在發情前期的特定時間段內顯著增加，而在間情期則相對穩定。這一發現揭示了在發情前期，存在一個特殊的 GnRH 神經元亞群，它們的活動可能對 LH 激增起到關鍵作用。
- 記錄的 GnRH 神經元的波形特征：研究還發現，無論 GnRH 神經元是否參與 LH 激增，它們的波形都具有相似的特征。這一發現為后續在體內電生理學研究中識別 GnRH 神經元提供了便利，有助于進一步深入研究這些神經元的功能。
在研究結論和討論部分，該研究首次直接記錄了 rPOA 區域 GnRH 神經元在體內的活動情況，這是一項重大突破。研究結果顯示，GnRH 神經元的基礎放電率在發情前期顯著增加，部分神經元在發情前期表現出類似激增的活動，這與女性體內 LH 分泌的激增模式相吻合。然而，研究也存在一定的局限性，例如，GnRH 神經元數量的檢測可能存在假陰性，實驗中使用的電極技術無法實現純單單位記錄等。盡管如此，這項研究依然是 GnRH 神經元功能分類的重要里程碑，為女性生殖神經內分泌調節的研究開辟了新的方向，有望推動相關領域的進一步發展，為解決女性生殖相關的健康問題提供更深入的理論依據。
