5-羟色胺调控缢蛏(Sinonovacula constricta)产卵的生理与分子机制：性类固醇激素介导的信号通路解析

本研究针对双壳贝类人工诱导产卵效率低的关键问题，通过分析5-HT(5-羟色胺)对缢蛏产卵过程的调控机制，发现5-HT通过上调Sc5-HT2–3/Sc5-HT4受体表达，激活Ca2+/IP3信号并抑制cAMP，进而调节性类固醇激素(E2/P/T)水平促进产卵。代谢组学揭示脂质合成通路中性激素前体物质的性别二态性变化，为软体动物生殖调控提供了新靶点。

　　

在双壳贝类养殖业中，人工诱导产卵一直是制约种苗生产的瓶颈问题。缢蛏作为我国重要的经济贝类，其自然产卵具有严格的夜间节律性，即使采用阴干、流水刺激等传统方法仍难以实现精准控制。更令人困惑的是，虽然神经递质5-羟色胺(5-HT)能有效诱导缢蛏产卵，但其作用机制数十年来始终未明。这项由国内研究团队发表在《Aquaculture Reports》的研究，首次系统揭示了5-HT通过"受体-第二信使-性激素"级联反应调控缢蛏产卵的分子蓝图。

研究人员采用ELISA、红外心率监测、代谢组学等技术，通过对比自然产卵与5-HT诱导产卵过程的生理生化变化。实验选用性成熟缢蛏建立对照组(自然产卵)和实验组(5-HT注射)，分别在产卵前、产卵中和产卵后三个阶段采集性腺样本，检测5-HT含量、受体表达、心率、耗氧率等指标，并通过UHPLC-MS/MS进行代谢组学分析。

3.1 5-HT含量变化与Sc5-HTRs表达模式
自然产卵过程中，性腺5-HT含量在产卵期达到峰值，其有效受体Sc5-HT2–3和Sc5-HT4的表达同步上调，其中Sc5-HT4的变化尤为显著。这表明5-HT可能通过这两种受体竞争性结合触发产卵信号。

3.2 5-HT对心率和呼吸代谢的影响
5-HT注射后缢蛏心率显著提升(雄性20分钟达峰，雌性30分钟达峰)，耗氧率增加51%，且雄性反应强度高于雌性。这种性别二态性提示两性可能存在不同的5-HT信号传导机制。

3.3 5-HT对性类固醇激素含量的影响
三种性激素(孕酮P、17β-雌二醇E2、睾酮T)均在产卵期达到峰值，其中E2变化最显著。这与哺乳动物分娩时的激素波动规律相似，暗示保守的生殖调控机制。

3.4 5-HT对第二信使的影响
产卵后cAMP水平显著降低，而Ca²⁺和IP₃含量上升。这种"双信号开关"现象与Sc5-HT4(激活Gs-cAMP通路)和Sc5-HT2–3(激活Gq-IP₃/Ca²⁺通路)的表达模式高度吻合。

3.5 性腺代谢组学分析
代谢通路富集显示：①花生四烯酸代谢通路激活，提供类固醇合成前体；②雌性性腺富含雌酮等雌激素代谢物，雄性则富集5α-二氢睾酮等雄激素；③糖酵解途径上调而TCA循环抑制，反映产卵时的高能耗特征。关键酶基因CYP450和17β-HSDs的表达验证了性激素合成的活跃状态。

这项研究首次构建了"5-HT受体→第二信使→性激素→产卵行为"的完整调控链条，其科学价值在于：①阐明5-HT诱导产卵的分子机制，破解了困扰业界多年的技术谜题；②发现Sc5-HT4受体可能是调控产卵节律的关键靶点；③揭示性激素代谢物的性别二态性分布特征，为性别控制育种提供新思路。在实际应用中，该成果可优化缢蛏人工育苗的5-HT处理方案，对提升我国贝类种业竞争力具有重要意义。研究揭示的GPCR信号通路保守性，也为其他经济贝类的生殖调控研究提供了范式参考。