在許多物種中都有觀察到初次生育的雌性動物和有生育經驗的雌性動物在哺育子代時具有差異，其中一個明顯的差異是第一次生育的雌性動物母性行為弱于有生育經歷的雌性動物^[1-3]。先前的研究表明，孕期雌二醇和黃體酮等激素對母性行為的發生至關重要^[4-5]。雖然已經確定這些激素可調控母性行為，但這些孕激素如何介導母性行為相關的神經環路尚不清楚。

最近，英國Francis Crick研究所Johannes Kohl實驗室在Science發表了題為Hormone-mediated neural remodeling orchestrates parenting onset during pregnancy的研究工作，揭示了孕期激素通過重塑內側視前區(medial preoptic area,MPOA)甘丙肽能(Galanin)神經元調控母性行為的神經生物學機制^[6]。

研究者們首先通過觀察孕期及卵巢切除的母鼠銜幼崽回巢的潛伏時間衡量小鼠的母性行為（圖1A-C）。行為學結果表明潛伏期隨孕期進程的增加逐漸縮短，卵巢切除則完全阻斷了孕期促進母性行為的現象（圖1D-F）。這些試驗結果表明孕期母性行為的增加依賴于雌性激素。

小鼠腦內與母性行為密切相關的腦區是內側視前區（MPOA），主要的雌激素受體為Estrogen Receptor 1（Esr1）和Progesterone receptor（PR）。于是研究者們又分別向Esr1-loxp小鼠與PR-loxp小鼠MPOA區注射了AAV-CreGFP分別敲除MPOA的Esr1和PR（圖2I），結果顯示敲除Esr1和PR都會使孕期母性行為的增加消失（圖2J-L）。

先前的研究表明，MPOA區Galanin+神經元參與調控母性行為，于是研究者們進一步通過Gal-Flp::Esr1 loxp動物與Gal-Flp::PR loxp動物結合AAV-fDIO-CreGFP病毒特異性敲除了MPOA ?Gal的Esr1受體和PR受體（圖2M）。結果顯示敲除MPOA ?Gal神經元的Esr1和PR都會使孕期母性行為的增加消失（圖2N-P），這進一步證明了MPOA ?Gal在孕期母性行為增加過程中的重要作用。

?

圖2. MPOA ?Gal神經元在孕期母性行為增加中起重要作用

?

那MPOA ?Gal神經元在孕期具體是如何調控母性行為的呢？研究者們進一步進行了探索。首先他們對野生型雌鼠孕期MPOA ?Gal神經元電生理特性進行了記錄。研究結果顯示，孕晚期雌鼠MPOA腦區Galanin神經元基礎放電頻率和靜息膜電位低于對照雌鼠（圖3B-D），且孕晚期雌鼠MPOA區樹突棘數量顯著增多（圖3J）。而對于特異性敲除了Esr1和PR受體的雌鼠（通過向Gal-Flp::Esr1 loxp以及Gal-Flp::PR loxp動物腦內注射AAV-fDIO-creGFP病毒），敲除Esr1可特異性阻斷孕期引起的MPOA ?Gal神經元靜息現象（圖3C-E），但不會影響樹突棘的密度（圖3J）；敲除PR受體則可特異性阻斷懷孕引起的興奮性輸入增強以及樹突棘增多的現象（圖3C、G、J）。這些結果暗示雌二醇調控膜電位和MPOA ?Gal神經元興奮性，而孕酮調控了興奮性輸入。

?

圖3. 雌激素會重塑MPOA ?Gal神經元特性

?

此外，研究人員還向Gal-Cre動物的MPOA注射了AAV-DIO-GCaMP7s，并通過光纖鈣成像技術對MPOA ?Gal神經元進行了觀察（圖4A-C）。鈣成像的結果顯示孕晚期MPOA可檢測到的神經元數量明顯減少（圖4D），但在孕晚期雌鼠銜回幼崽和嗅幼崽的過程中，MPOA ?Gal神經元呈現出激活的狀態（圖4F-J）。這些數據表明懷孕可使MPOA ?Gal神經元對幼崽刺激更加敏感。

?

圖4. 懷孕引起MPOA ?Gal神經元重塑

?

總之，在這項研究中，該團隊探索了懷孕通過雌二醇和黃體酮這兩類激素引起動物母性行為增加及其重塑MPOA相關神經環路背后的神經生物學機制，即發現了雌二醇在抑制MPOA ?Gal神經元的同時還會增加其興奮性；黃體酮通過促進樹突棘的形成重塑神經環路的現象。

公眾號底部菜單欄【新功能】上線！

病毒實驗幫?

免費在線學習《國自然熱點研究》、《數據庫及軟件操作教程》
一鍵下載《病毒使用手冊》、《高分文獻》

還有不定時的送新書、抽獎活動，趕緊來掃碼關注一波吧