九肽细胞大小在西非慈鲷Pelvicachromis pulcher雄性形态间存在差异

《Journal of Fish Biology》：Nonapeptide cell size differs between male morphs of the West African cichlid, Pelvicachromis pulcher

　　

许多鱼类物种中存在替代雄性形态，这些形态通常在社会行为组合（如攻击性和领土性）上存在差异，并与替代繁殖策略相关。这种一致的形态典型行为特征表明其潜在的神经内分泌机制存在共同差异。九肽激素催产素（oxytocin, OXT）和加压催产素（vasotocin, AVT）与包括攻击、交配行为和社会吸引力在内的广泛行为有关。这些行为通常在雄性形态间存在差异，提示九肽可能介导形态间的行为变异。研究人员比较了西非慈鲷Pelvicachromis pulcher的两种形态，以检验九肽神经元表型是否存在差异。P. pulcher表现出至少四种不同的雄性颜色形态，其中红色和黄色形态最为常见，且其社会和繁殖行为已有较充分描述。红色雄性倾向于作为后宫持有者繁殖，而黄色雄性则进行一夫一妻制繁殖或作为红色雄性领土上的卫星雄性。在此，研究人员检查了红色和黄色形态下丘脑视前区（preoptic area, POA）中产生九肽的神经元。研究发现，更具攻击性的多配偶红色形态具有更大的小细胞性催产素和加压催产素产生神经元，以及更大的巨细胞性催产素神经元，相较于黄色形态。研究人员未发现催产素或加压催产素细胞数量与雄性形态之间存在关联。结果表明，视前区中催产素和加压催产素的生成可能在决定P. pulcher雄性形态典型行为中发挥作用。

该研究发表于《Journal of Fish Biology》。目前在许多鱼类物种中，同一性别的个体常表现出离散的形态差异，即替代雄性形态，这些形态与替代繁殖策略密切相关，如领土型父本雄性与非领土型偷窃雄性。这种形态典型的行为特征暗示其背后存在共同的神经内分泌机制差异。九肽激素家族中的催产素（oxytocin, OXT）与加压催产素（vasotocin, AVT）在哺乳动物及其他脊椎动物中被证实广泛参与调控攻击性、交配行为及社会吸引力等社会行为，而这些行为恰好是不同雄性形态间表现差异显著的核心性状，因此九肽被认为是介导形态间行为变异的潜在机制候选者。然而，关于九肽系统在鱼类替代雄性形态神经生物学基础中的具体作用，尤其是细胞表型层面的形态学差异研究尚不充分。西非慈鲷Pelvicachromis pulcher存在至少四种雄性颜色形态，其中红色与黄色形态最为常见且行为生态学研究较为清晰：红色雄性多为具高攻击性的后宫持有者，黄色雄性则多为单配制繁殖者或依附于红色雄性领土的卫星雄性。尽管二者行为分化明显，但其下丘脑视前区（preoptic area, POA）内九肽能神经元的表型差异尚未明确。为排除近期社会经验的混淆效应并控制体型等因素，研究人员在标准实验室条件下比较红、黄两种雄性形态的POA中AVT与OXT产生神经元的细胞大小与数量，旨在揭示九肽神经元表型是否与形态典型行为相关联，从而探讨神经内分泌发育组织在替代形态分化中的作用。

研究人员为开展本研究采用的主要关键技术方法包括：从商业供应商获取成年P. pulcher个体，经标准社交经验标准化处理后，依据鳃盖颜色鉴定红色（n=9）与黄色（n=8）雄性形态并控制体重与标准长度无显著差异；通过过量三卡因甲磺酸酯麻醉后断头取脑，固定后提取脑组织并进行冷冻切片；采用双重免疫荧光组织化学技术，使用兔抗AVT与豚鼠抗OXT一抗及对应荧光二抗标记九肽能神经元；在盲法下借助复合显微镜与图像分析软件对POA内小细胞性（parvocellular）、大细胞性（magnocellular）与巨细胞性（gigantocellular）神经元的细胞截面积及数量进行定量；统计上采用Welch t检验与多元协方差分析（multivariate analysis of covariance, MANCOVA），以雄性形态为分类自变量、体重为连续协变量，检验细胞大小与数量的组间差异，并验证方差齐性与残差正态性假设。

3 RESULTS

3.1 Body and gonad size

研究人员比较了红色与黄色雄性的体重、标准长度及性腺质量，发现三组指标在两种形态间均无显著差异，表明后续神经元表型差异并非由体型或性腺发育差异所驱动。

3.2 Cell size

通过MANCOVA分析细胞截面积，研究人员发现红色雄性的小细胞性AVT与OXT神经元以及巨细胞性OXT神经元面积显著大于黄色雄性，而巨细胞性AVT与大细胞性AVT、OXT神经元大小在形态间无显著差异。具体数据为黄色雄性小细胞性AVT为82.94±22.64 μm²，红色为108.74±13.70 μm²（F_(1,14)=7.64, p=0.015）；黄色小细胞性OXT为86.45±9.11 μm²，红色为101.68±14.76 μm²（F_(1,14)=4.80, p=0.046）；黄色巨细胞性OXT为182.21±33.52 μm²，红色为215.97±30.20 μm²（F_(1,14)=9.98, p=0.007）。

3.3 Cell count

研究人员统计各类型九肽能神经元数量并进行MANCOVA与Welch t检验校正，结果显示红色与黄色雄性在POA内任何类型的AVT或OXT神经元数量上均无显著差异，包括小细胞性、大细胞性与巨细胞性群体，表明形态间差异主要体现在细胞体积而非细胞数目上。

在讨论部分，研究人员指出本研究量化了P. pulcher雄性形态间POA内AVT与OXT产生神经元的大小与数量。研究部分支持了红色雄性具有更大小细胞性AVT细胞的预期，这与AVT关联攻击性与优势地位的主流认知一致；但意外发现红色雄性同样具有更大的小细胞性与巨细胞性OXT细胞，而非预期中更具亲社会性且常处于从属地位的黄色雄性表现更高OXT表达。研究人员回顾其他鱼类研究发现OXT功能具物种与情境依赖性，并非单纯亲社会肽，且OXT与AVT可在鱼类中交叉结合彼此受体，可能导致功能结果复杂化。由于所有个体均在控制近期社会经验的统一环境中饲养，所观察到的九肽细胞大小差异更可能反映生命早期发育组织形成的稳定形态间差异，而非可塑性响应。已有研究表明幼体期水体pH影响性别比例与红黄形态比例，红色雄性更多出现于偏雄性化条件，提示红黄形态可能代表雄性化连续谱的不同位置，未来应检测雌性POA神经元表型以验证此假说。本研究补充了硬骨鱼类中九肽与社会行为及表型分化的文献，支持AVT促进攻击与优势的传统角色，同时凸显OXT在鱼类中调节社会行为的情境复杂性。

研究结论部分译为：研究人员量化了慈鲷鱼Pelvicachromis pulcher雄性形态间下丘脑视前区中加压催产素（vasotocin, AVT）与催产素（oxytocin, OXT）产生神经元的大小与数量。研究人员预测红色雄性具有更大和或更多的AVT细胞，黄色雄性具有更大和或更多的OXT细胞。预测部分得到支持，红色雄性小细胞性AVT细胞更大，但意外的是研究人员也发现红色雄性小细胞性与巨细胞性OXT细胞更大。本研究中所有雄性均为体型相近的成体，并被给予独占的家域并可视觉接触同种雌性与雄性，从而控制了近期社会经验，否则红黄雄性间可能差异显著。因此，观察到的九肽细胞大小差异可能反映了红色与黄色雄性形态间稳定的差异，可能于生命早期组织形成。本研究补充了日益增多的将九肽与硬骨鱼类社会行为及行为相关表型联系的文献。研究结果与AVT促进攻击行为与优势地位的既定角色一致，也与OXT在鱼类中调节社会行为更复杂细致的角色一致，后者可能取决于物种与社会情境。

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