小鼠視前區鈣結合蛋白 D-28K 神經元性別差異的出現及鈣結合蛋白 D-28K 在神經元聚集中的作用

《Cell and Tissue Research》:Emergence of the sex difference in calbindin D-28K neurons and the role of calbindin D-28K in clustering neurons of the preoptic area in mice

【字體: 時間:2025年05月22日 來源:Cell and Tissue Research 3.2

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  為明確 Calb?神經元性別差異出現時間及 Calb1 在視前區性雙態核(SDN)形成中的作用,研究人員對出生后小鼠 SDN 內 Calb?神經元數量、Calb1 mRNA 水平進行分析,并開展 Calb1 敲低實驗。發現 PD15-20 雄性 Calb?神經元顯著增加,Calb1 對 SDN 神經元聚集至關重要。

  
在大腦的奇妙世界里,性別的奧秘隱藏在細微的神經元結構之中。視前區性雙態核(Sexually Dimorphic Nucleus, SDN)作為大腦性別差異的關鍵區域,其發育機制一直是神經科學領域的未解之謎。鈣結合蛋白 D-28K(Calbindin D-28K, Calb)陽性神經元作為 SDN 的重要組成部分,在雄性和雌性小鼠中數量存在差異,但這種差異何時出現、Calb 在 SDN 形成中扮演何種角色,長期以來困擾著研究者。傳統觀點認為,性激素通過調控神經元凋亡、吞噬或遷移等過程影響 SDN 的性別分化,但具體到 Calb?神經元的動態變化及分子機制,仍缺乏系統性研究。為揭開這些謎團,日本埼玉大學(Saitama University)的研究團隊開展了一系列實驗,相關成果發表在《Cell and Tissue Research》雜志上,為理解大腦性別差異的形成提供了新視角。

研究人員主要采用了以下關鍵技術方法:通過免疫組織化學染色(Immunohistochemistry)標記 Calb?神經元,結合立體學分析(Stereological Analysis)定量檢測出生后 5 天(PD5)至 20 天(PD20)小鼠 SDN 內 Calb?神經元數量及 SDN 體積變化;利用激光顯微切割(Laser Microdissection, LMD)技術分離 SDN 組織,通過逆轉錄定量 PCR(RT-qPCR)檢測 Calb1 mRNA 水平;采用腺相關病毒(AAV)載體介導的 Calb1 基因敲低(Knockdown, KD)技術,在新生小鼠視前區局部干擾 Calb1 表達,分析其對 SDN 神經元組成的影響。

研究結果


1. Calb?神經元性別差異在出生后 15-20 天出現


免疫組織化學結果顯示,PD5 至 PD15 時,雌雄小鼠 SDN 內 Calb?神經元數量無顯著差異,但 PD20 雄性小鼠 Calb?神經元數量較 PD10、PD15 雄性及同階段雌性小鼠顯著增加(P<0.0001),SDN 體積也呈現雄性特異性增大。這表明 Calb?神經元的性別差異在出生后晚期(PD15-20)才正式建立,早于青春期啟動時間。

2. Calb1 mRNA 水平無性別差異但隨發育動態變化


RT-qPCR 結果顯示,SDN 內 Calb1 mRNA 水平在 PD0 至 PD5 較低,PD10 后顯著升高(P<0.0001),但雌雄之間無顯著差異。這提示 Calb?神經元數量的性別差異并非由 Calb1 轉錄水平的性別差異驅動,可能與神經元遷移或存活等轉錄后機制相關。

3. Calb1 敲低導致 SDN 神經元聚集減少


在新生小鼠視前區注射 AAV-shCalb 病毒后,PD20 雄性小鼠右側 SDN 內 Calb?神經元數量較左側及對照組顯著減少(P<0.0001),總神經元數量(Calb?/Calb?神經元)也隨之下降,但 Calb?神經元及膠質細胞數量不受影響。這表明 Calb1 不僅是 Calb?神經元的標志物,更是 SDN 神經元聚集和組織不可或缺的分子。

研究結論與討論


本研究首次明確了小鼠 SDN 內 Calb?神經元性別差異出現于出生后 15-20 天,這一過程與雄性特異性的神經元遷移或整合增加有關,而非凋亡或轉錄差異。Calb1 通過調控細胞內 Ca2?信號,可能影響神經元遷移的動力學或存活能力,從而促進 SDN 的形態建成。值得注意的是,Calb?神經元中包含投射至腹側被蓋區的雄性特異性神經元群,其在性行為調控中具有關鍵作用,提示 Calb1 不僅參與結構分化,還可能通過神經環路影響性別相關行為。

該研究填補了 SDN 發育機制的關鍵空白,揭示了 Calb1 在神經元空間組織中的非經典功能,為理解大腦性別差異的細胞分子基礎提供了新范式。未來研究可進一步探索 Calb1 調控神經元遷移的具體信號通路(如 Ca2?/ 鈣調蛋白依賴的細胞骨架調控),以及性激素如何通過 Calb1 間接影響 SDN 發育。這些發現不僅深化了對正常腦發育的認知,也為性別相關神經疾。ㄈ缧苑只惓、性行為障礙)的病理機制研究提供了潛在靶點。

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