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在女性生殖过程中，促性腺激素释放激素（GnRH）神经元对生育调控至关重要，但其在排卵及生殖周期中的活动模式和功能分类尚不明确。研究人员整合体内电生理记录与化学遗传学技术开展研究，成功识别 GnRH 神经元，发现其活动规律及功能亚型，为女性生殖神经内分泌研究提供关键依据。
在奇妙的人体生殖系统中，促性腺激素释放激素（GnRH）神经元扮演着极为关键的角色，它堪称生殖神经元网络的 “指挥官”，掌控着女性生育的关键进程。GnRH 神经元的细胞体广泛分布于下丘脑的特定区域，它们能释放 GnRH，进而调控女性生殖周期的规律性活动和自发排卵。然而，长久以来，这些神经元在体内的活动情况以及它们在不同生殖阶段的具体功能，一直是科学界尚未完全解开的谜团。以往的研究方法存在诸多局限性，有的只能通过间接指标来推测其功能，有的在体外实验中无法模拟体内的真实环境，使得对 GnRH 神经元的深入了解困难重重。正因如此，开展一项能够精准揭示 GnRH 神经元体内奥秘的研究迫在眉睫。
上海交通大学医学院附属第九人民医院等机构的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们通过整合体内电生理记录与化学遗传学技术，成功在自由活动的小鼠体内识别出 GnRH 神经元。这项研究成果意义非凡，它为 GnRH 神经元的功能分类奠定了重要基础，也为深入探究女性生殖的神经内分泌调节机制打开了新的大门。该研究成果发表在《iScience》杂志上。
为了完成这项研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，利用病毒载体将特定的化学遗传学工具（如 hM4D(Gi)/hM3D(Gq) ）导入 GnRH 神经元，实现对其功能的精准调控；其次，通过定制的 32 通道电极，植入小鼠脑内的特定区域，进行体内电生理记录，获取神经元的活动信息；最后，运用免疫荧光技术，对相关蛋白的表达进行检测和分析。
下面让我们详细了解一下研究结果：
- GnRH-Cre::hM4D(Gi)/hM3D(Gq)小鼠的特征：研究人员向 Gnrh1-Cre+/-小鼠的 rPOA 区域注射特定的腺相关病毒（AAV）后，发现约 80% 的 rPOA GnRH 神经元表达了 hM4D(Gi)或 hM3D(Gq) - EYFP。通过给予不同的刺激（如 Kiss - 54、CNO），检测血浆中黄体生成素（LH）的水平变化，验证了这些小鼠模型在研究 GnRH 神经元功能方面的有效性。
- GnRH 神经元的双重鉴定标准：研究人员采用了双重鉴定标准来识别 GnRH 神经元。一方面，利用 DREADDs 在 GnRH 神经元中的选择性表达，以神经元对 CNO 的反应作为一个鉴定标准；另一方面，鉴于 kiss1r 在 rPOA 区域的 GnRH 神经元细胞体上的特异性表达，将细胞对 kisspeptin 的反应作为另一个标准。通过这两种方法的结合，提高了识别 GnRH 神经元的准确性。
- GnRH 神经元在发情周期中的活动模式：研究人员在不同发情周期阶段（包括动情后期、间情期、发情前期和发情期），对 GnRH 神经元的基础放电率进行了记录。结果发现，发情前期的基础放电率最高，显著高于发情期和动情后期。这表明 GnRH 神经元的活动在发情周期中存在动态变化，这种变化可能与生殖周期的调控密切相关。
- 发情前期表现出类似激增活动的 GnRH 神经元亚群的鉴定：研究人员对 15 个 GnRH 神经元进行了长达 20 小时的记录，发现约 47% 的 GnRH 神经元在发情前期表现出类似激增的活动，其放电率在发情前期的特定时间段内显著增加，而在间情期则相对稳定。这一发现揭示了在发情前期，存在一个特殊的 GnRH 神经元亚群，它们的活动可能对 LH 激增起到关键作用。
- 记录的 GnRH 神经元的波形特征：研究还发现，无论 GnRH 神经元是否参与 LH 激增，它们的波形都具有相似的特征。这一发现为后续在体内电生理学研究中识别 GnRH 神经元提供了便利，有助于进一步深入研究这些神经元的功能。
在研究结论和讨论部分，该研究首次直接记录了 rPOA 区域 GnRH 神经元在体内的活动情况，这是一项重大突破。研究结果显示，GnRH 神经元的基础放电率在发情前期显著增加，部分神经元在发情前期表现出类似激增的活动，这与女性体内 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 神经元数量的检测可能存在假阴性，实验中使用的电极技术无法实现纯单单位记录等。尽管如此，这项研究依然是 GnRH 神经元功能分类的重要里程碑，为女性生殖神经内分泌调节的研究开辟了新的方向，有望推动相关领域的进一步发展，为解决女性生殖相关的健康问题提供更深入的理论依据。
