MCH神经元谷氨酸能神经传递缺失对小鼠代谢和生殖功能的性别特异性调控

本研究通过构建新型Pmch-iCre敲入小鼠模型，揭示了MCH神经元中谷氨酸能神经传递(VGLUT2)缺失对代谢和生殖功能的性别特异性影响。研究发现PmchΔVglut2雌性小鼠出现青春期延迟和妊娠潜伏期延长，而雄性小鼠则表现出高脂饮食诱导的胰岛素抵抗改善。该研究为理解MCH神经元的性别二态性功能提供了新见解。

　　

在神经内分泌研究领域，黑色素浓缩激素(Melanin-concentrating hormone, MCH)神经元一直被认为是调控能量代谢和生殖功能的关键节点。这些位于下丘脑的神经元不仅分泌MCH神经肽，还共释放谷氨酸等经典神经递质。然而，关于MCH神经元中谷氨酸能神经传递的具体作用，特别是其对代谢和生殖功能的性别特异性影响，科学界仍存在诸多未解之谜。更值得注意的是，先前研究多局限于雄性动物模型，忽视了性别这一重要生物学变量可能带来的差异。

美国密歇根大学分子与综合生理学系的研究团队针对这一科学问题开展了深入研究。研究人员首先创新性地构建了Pmch-iCre敲入小鼠模型，克服了传统细菌人工染色体(BAC)转基因方法存在的表观遗传调控缺陷。通过将该模型与Vglut2^flox小鼠杂交，成功获得了MCH神经元特异性缺失谷氨酸能神经传递的Pmch^ΔVglut2小鼠。研究采用多学科交叉方法，包括代谢表型分析、生殖功能评估和分子生物学技术，系统探究了谷氨酸能神经传递缺失对两性小鼠代谢和生殖功能的影响。

关键技术方法包括：1)利用CRISPR/Cas9技术构建Pmch-iCre敲入小鼠模型；2)通过BaseScope原位杂交验证Vglut2在MCH神经元中的缺失效率；3)采用间接 calorimetry系统全面分析能量代谢参数；4)系统监测两性小鼠青春期发育和生殖功能指标；5)高脂饮食干预和葡萄糖耐量测试评估代谢功能。

研究结果部分：

"Pmch-iCre小鼠模型的产生和验证"显示，新型敲入模型实现了MCH神经元中98%以上的Cre重组酶表达效率，且不改变内源性MCH表达模式。与BAC转基因模型相比，该模型更准确地模拟了Pmch基因的自然表达调控，特别是在哺乳期等特殊生理状态下。

"Pmch^ΔVglut2雌性小鼠表现出青春期延迟和妊娠潜伏期增加"部分发现，缺失谷氨酸能神经传递的雌性小鼠阴道开口(青春期开始)和首次发情(青春期完成)时间显著延迟，且妊娠潜伏期延长。值得注意的是，这些变化发生在体重和脂肪量无差异的情况下，提示MCH神经元的谷氨酸能输出直接参与生殖轴激活。

"Pmch^ΔVglut2雌性小鼠在常规饲料中表现出迟发性消瘦"揭示，虽然年轻成年小鼠代谢参数无差异，但24周龄雌性Pmch^ΔVglut2小鼠表现出总体重降低，而雄性小鼠则表现为脂肪量减少。这种迟发性表型暗示谷氨酸能神经传递在长期能量平衡调控中具有重要作用。

"Pmch^ΔVglut2雌性小鼠脂肪增加较少，两性均表现出高脂饮食诱导的日常摄食模式破坏不明显"表明，在高脂饮食挑战下，雌性Pmch^ΔVglut2小鼠体重增加较少，且两性小鼠都保持了正常的昼夜摄食节律，而对照组小鼠则表现出典型的节律紊乱。

"Pmch^ΔVglut2雄性而非雌性小鼠在高脂饮食中表现出胰岛素抵抗改善"部分显示，仅雄性Pmch^ΔVglut2小鼠表现出葡萄糖耐量改善和胰岛素抵抗减轻，这种性别二态性可能与性激素对MCH神经元葡萄糖敏感性的差异调节有关。

这项发表在《Biology of Sex Differences》的研究具有多重重要意义。首先，研究建立了更可靠的遗传工具小鼠模型，为MCH神经环路研究提供了重要资源。其次，研究首次系统揭示了MCH神经元谷氨酸能神经传递在代谢和生殖调控中的性别特异性作用，为理解神经内分泌调控的性别差异提供了新视角。特别值得注意的是，研究发现MCH神经元对生殖功能的调控可能通过谷氨酸能而非MCH能信号实现，这一发现为相关药物开发提供了新靶点。最后，研究强调了在神经代谢研究中纳入性别作为生物学变量的重要性，对转化医学研究具有重要启示。这些发现不仅深化了对MCH系统生理功能的理解，也为代谢性和生殖性疾病的性别特异性治疗策略开发奠定了理论基础。