硫化氢(H2S)作为捕食者来源的种间警报信号介导小鼠恐惧反应的新机制

本研究揭示了硫化氢(H2S)作为肉食动物分泌物中的新型种间警报信号(kairomone)，通过激活小鼠格吕内贝格神经节(GG)神经元中的环核苷酸门控通道(CNGA3)，触发恐惧相关脑区激活及防御行为。该发现为捕食-被捕食关系中的化学通讯机制提供了新见解，对理解嗅觉危险信号转导通路具有重要意义。

　　

在自然界残酷的生存竞争中，嗅觉是动物感知危险的第一道防线。肉食动物不经意间留下的尿液、肛腺分泌物中暗藏玄机——这些"化学指纹"往往含有特殊的含硫化合物，能触发猎物本能的恐惧反应。但长期以来，这些信号分子具体如何被检测、通过什么神经通路引发防御行为，仍是未解之谜。瑞士洛桑大学（University of Lausanne）生物医学系的Ana Catarina Lopes团队发现，毒性气体硫化氢(H₂S)竟是肉食动物分泌物中的"隐藏警报"，它通过独特的分子机制激活小鼠鼻腔内的格吕内贝格神经节(Grueneberg ganglion, GG)，进而引发一系列保命反应。这项突破性研究发表于《Communications Biology》，为理解种间化学通讯提供了全新视角。

研究人员采用多学科技术手段：通过荧光探针SF7-AM定量分析多种肉食/草食动物分泌物的H₂S含量；利用OMP-GFP转基因小鼠进行钙成像记录GG神经元活动；通过异源表达系统验证CNGA3通道的直接激活；结合免疫组化分析脑区c-Fos表达；设计三维行为学装置观察恐惧反应；并采用GG神经切断模型验证功能特异性。

H₂S存在于捕食者分泌物中

通过特异性荧光探针检测发现，山狮(15μM)和臭鼬(25μM)等肉食动物的分泌物富含H₂S，而麋鹿、牛等草食动物分泌物则几乎不含。酸处理去除H₂S后，臭鼬分泌物的警报活性降低85%，证实其关键作用。

H₂S激活小鼠GG神经元

免疫染色显示H₂S显著增加GG神经元核糖体蛋白S6(rpS6)磷酸化。钙成像证实其诱发剂量依赖性钙内流，且依赖细胞外Ca²⁺。臭鼬分泌物去除H₂S后，神经元反应减弱50%。

H₂S通过S-巯基化直接激活CNGA3

在表达CNGA3的HEK293细胞中，H₂S诱发浓度依赖性钙响应，而其他警报分子(2-PT/TMT/SBT)无效。DTNB比色法证实H₂S通过可逆性S-巯基化修饰通道半胱氨酸残基，该过程不受磷酸二酯酶抑制剂IBMX影响。

H₂S激活危险信号相关脑区

c-Fos染色显示H₂S刺激后，嗅球项链状 glomeruli(NG)区激活增加220%，下丘脑腹内侧核背侧部(VMHDM)和中脑导水管周围灰质(PAG)分别增加74%和252%，而杏仁核外侧区(La)无变化。

H₂S诱发典型恐惧反应

暴露于H₂S的小鼠血清皮质酮升高77%，出现血压升高、心率减慢等应激反应。行为学显示其活动减少、僵直时间延长，且这些反应在GG神经切断小鼠中完全消失。

该研究首次确立H₂S作为跨物种化学警报信号的核心地位，揭示其通过GG-CNGA3通路触发先天防御行为的完整机制。从进化角度看，肉食动物肠道微生物分解肉类产生的H₂S，意外成为猎物识别危险的"化学哨兵"。这一发现不仅拓展了对嗅觉危险编码的理解，也为研究气体信号分子在神经系统的快速转导提供了新模型。特别值得注意的是，H₂S作为第三种气体信号分子(gasotransmitter)，其浓度梯度可形成从生理调节到危险警报的双重信号，这种"化学双关语"的发现为理解化学通讯的复杂性开辟了新思路。未来研究可进一步探索H₂S在种内警报信息素(alarm pheromone)中的作用，以及其在疾病识别中的潜在功能。