小鼠视前区钙结合蛋白-D28K与雄激素受体共表达雄性主导细胞群的 postnatal 睾丸雄激素与组蛋白去乙酰化依赖机制

本文揭示了小鼠视前区（POA）性二态核（SDN）中钙结合蛋白-D28K（Calb）与雄激素受体（AR）共表达神经元（Calb+/AR+）的雄性偏倚性差异形成机制。研究发现，该细胞群的数量在青春期雄性小鼠中显著依赖于出生后睾丸雄激素（经芳香化转化为雌激素）的作用，且组蛋白去乙酰化（HDAC）活性是关键的表观遗传调控因子。通过新生儿期睾丸切除（ORX）、外源性睾酮（TP）或雌二醇（EB）处理以及HDAC抑制剂曲古抑菌素A（TSA）干预实验，证实雌激素通过诱导组蛋白去乙酰化选择性促进Calb/AR神经元亚群的存活或分化，从而塑造Calb-SDN的性二态性。这一发现为理解大脑性分化的表观遗传机制提供了新视角。

引言

大脑的性分化是一个复杂的过程，涉及激素、基因和表观遗传机制的协同作用。视前区（POA）作为性二态核（SDN）的重要脑区，其钙结合蛋白-D28K（Calb）阳性神经元群体（Calb-SDN）在细胞数量上表现出显著的雄性偏倚性差异。既往研究表明，Calb-SDN中的Calb神经元可进一步分为表达雄激素受体（AR）的亚群（Calb⁺/AR⁺）和不表达AR的亚群（Calb⁺/AR⁻），其中Calb⁺/AR⁺神经元是雄性特异性投射到腹侧被盖区（VTA）的Calb^VTA神经元的前体细胞。然而，Calb/AR神经元亚群在雄性中数量优势的形成机制尚不明确。本研究旨在探讨出生后睾丸雄激素及其表观遗传调控机制在Calb-SDN性二态性形成中的作用。

材料与方法

研究使用ICR品系小鼠，通过以下实验设计验证假设：

1. 1.
   对新生雄性小鼠实施假手术（sham）或睾丸切除（ORX），观察Calb-SDN中Calb⁺/AR⁺、Calb⁺/AR⁻和Calb⁻/AR⁺细胞数量的变化；
2. 2.
   对新生雌性小鼠分别给予载体（oil）、睾酮丙酸盐（TP）或雌二醇苯甲酸盐（EB）处理，评估性类固醇对Calb-SDN细胞组成的影响；
3. 3.
   通过脑室注射HDAC抑制剂曲古抑菌素A（TSA），探究组蛋白去乙酰化在Calb-SDN masculinization中的作用；
4. 4.
   采用免疫组织化学双标技术（Calb与AR）和体视学定量分析，结合酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血浆睾酮水平。

结果

1. 1.
   新生儿期ORX显著减少雄性Calb-SDN中的Calb⁺/AR⁺细胞：与假手术组相比，ORX组Calb⁺/AR⁺细胞数量下降（p = 0.0067），而Calb⁺/AR⁻细胞无显著变化，Calb⁻/AR⁺细胞亦减少（p = 0.0061）。
2. 2.
   postnatal TP或EB处理促进雌性Calb-SDN的masculinization：TP和EB均显著增加雌性Calb⁺/AR⁺细胞数量（p < 0.05），且EB还显著升高Calb⁻/AR⁺细胞数量，提示雌激素对AR表达神经元具有广泛作用。
3. 3.
   HDAC抑制剂TSA选择性抑制Calb⁺/AR⁺细胞生成：TSA处理显著降低雄性Calb⁺/AR⁺细胞数量（p = 0.0350），但不影响Calb⁺/AR⁻或Calb⁻/AR⁺细胞，表明组蛋白去乙酰化特异性调控Calb/AR神经元亚群。
4. 4.
   激素干预验证：ORX显著降低雄性体重和血浆睾酮水平（p < 0.01），而TP或EB处理未改变雌性体重和阴道开放时间，但均使血浆睾酮维持在低水平。

讨论

本研究证实，出生后睾丸雄激素经脑内芳香化转化为雌激素后，通过诱导组蛋白去乙酰化，特异性促进Calb-SDN中Calb/AR神经元亚群的增殖或存活，从而建立其雄性偏倚性分布。这一过程不依赖于Calb⁺/AR⁻神经元，凸显了AR表达在性分化中的关键作用。TSA的干预效果进一步表明，HDAC介导的染色质结构重塑是雌激素实现masculinization的重要表观遗传途径。此外，Calb⁻/AR⁺细胞对激素的响应提示Calb-SDN内其他性二态细胞群（如生长抑素或Moxd1神经元）可能共享类似调控机制。与既往研究衔接，Calb/AR神经元可能是Calb^VTA神经元的前体，其命运取决于青春期雄激素的激活作用。本研究为阐明大脑性分化的细胞与分子机制提供了新证据，并强调表观遗传调控在神经发育中的重要性。

结论

出生后睾丸雄激素通过雌激素-组蛋白去乙酰化轴，特异性调控小鼠视前区Calb-SDN中Calb/AR神经元亚群的性二态性形成。这一机制不仅深化了对大脑性分化途径的理解，也为相关神经发育疾病的性别差异研究提供了理论依据。