成年及幼龄小鼠脑室旁下区与视交叉上核中性激素受体的差异分布及其对昼夜节律的调控意义

本研究通过免疫组化技术系统分析了雄激素受体（AR）与雌激素受体α（ERα）在小鼠视交叉上核（SCN）及室旁下区（SPVZ）的分布差异，发现SCN及SPVZ内的泪滴核（TDN）以AR表达为主，而背侧前视界-下丘脑交界区（DPAJ）则同时表达AR与ERα，这一发现为理解性激素调控昼夜节律的神经机制提供了关键形态学依据。

　　

在生物体中，昼夜节律如同一个精密的内置时钟，调控着从睡眠觉醒到代谢调节等一系列生理过程。而这一复杂系统的“主时钟”位于大脑的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus, SCN）。除了SCN，其背侧的室旁下区（subparaventricular zone, SPVZ）也被发现具有节律性活动，二者共同协调机体的昼夜节律输出。然而，长期以来，科学家们注意到性激素能够显著影响昼夜节律，例如女性在月经周期或更年期常常出现睡眠紊乱，而雄性激素也可能影响作息模式。这种调控被认为是通过性激素受体作用于生物钟相关基因实现的，但受体在SCN和SPVZ中的具体分布模式及发育变化仍缺乏系统研究。

为了填补这一空白，来自日本山口大学医学研究生院的研究团队开展了一项深入研究，成果发表在《Brain Mechanisms》上。他们聚焦于雄激素受体（androgen receptor, AR）和雌激素受体α（estrogen receptor α, ERα），旨在揭示这两种关键性激素受体在SCN与SPVZ中的分布差异及其发育表达规律，从而为理解性激素如何参与调控昼夜节律提供形态学基础。

研究团队主要运用了免疫组织化学技术，包括免疫过氧化物酶单标和免疫荧光双标染色，结合光镜与荧光显微镜观察。所使用的抗体均经过既往研究充分验证，实验动物为C57BL/6J品系成年雄鼠、卵巢切除的成年雌鼠以及出生后不同日龄（P0、P4、P7、P21、P28）的雄鼠。组织经灌注固定、蔗糖脱水后冷冻切片，通过DAB显色或荧光二抗标记显示AR与ERα蛋白，并利用ImageJ软件进行细胞计数与共表达分析。

3.1. SPVZ与SCN中AR与ERα的比较分布

通过相邻切片对比和双标荧光染色，研究人员发现AR与ERα在SCN和SPVZ中呈现明显不同的分布模式。在SPVZ区域内，一个被称为泪滴核（teardrop nucleus, TDN）的结构在成年雄鼠和雌鼠中均呈现强烈的AR免疫反应性（AR-ir），而ERα免疫反应性（ERα-ir）则几乎检测不到。与此同时，在紧邻TDN背侧的背侧前视界-下丘脑交界区（dorsal preoptic anterior hypothalamic junction, DPAJ）中，却观察到中等至强烈的AR-ir与强烈的ERα-ir。SCN区域，特别是其核心部（core），在雄鼠中富含强AR-ir神经元，而雌鼠中的表达强度稍弱；与之相反，ERα-ir在SCN中数量稀少且染色微弱，零星分布于核心与壳区（shell）。细胞计数分析进一步证实，SCN和TDN中的AR-ir神经元数量显著高于ERα-ir神经元，而DPAJ中ERα-ir神经元数量在雌鼠中甚至超过AR-ir神经元。

3.2. SPVZ内TDN与DPAJ中AR与免疫反应性的界定

由于TDN与DPAJ位置毗邻，为精确区分二者，研究采用了相邻切片分别染色的策略并结合免疫荧光共定位分析。结果明确显示，TDN几乎为AR特异性表达区域，而DPAJ则是一个同时富含AR与ERα的细胞群。共表达比率计算表明，在DPAJ中，约56.5%的AR-ir神经元共表达ERα，约50.3%的ERα-ir神经元共表达AR，表明该区域存在大量同时响应雄激素和雌激素的神经元。

3.3. SPVZ与SCN中AR与ERα免疫反应性的出生后发育

研究人员追踪了AR与ERα在出生后早期阶段的表达动态。发现AR蛋白表达首先于出生后第7天（P7）在SCN和TDN中同时出现，其表达量在P21时增加并维持至P28。而ERα则于更早的P4天就在DPAJ中首次被检测到，同样在P14后表达增强并持续至P28。值得注意的是，与成年脑一致，在发育过程中，TDN和SCN中也极少观察到ERα的表达。

本研究得出结论：SCN和其背侧的TDN是AR特异性的核团，而DPAJ则同时表达AR与ERα。这两种性激素受体的表达在出生后早期（P4-P7）即开始建立，与生物钟基因的发育时间窗重叠。这一发现具有多重重要意义：首先，它从解剖学上揭示了性激素作用于昼夜节律系统的潜在直接靶点，表明雄激素可能主要通过SCN核心区和TDN影响光信号输入与节律产生，而雌激素则可能主要通过DPAJ发挥作用。其次，SPVZ作为SCN重要的输出中转站，其内部TDN与DPAJ的受体差异分布提示，性激素可能通过调节SPVZ的内部环路来精细调制SCN发出的节律信号，进而影响睡眠、活动、内分泌等众多生理过程。最后，该研究为解释临床上观察到的性别差异性睡眠障碍、季节性情感障碍等提供了潜在的神经机制解释，为开发针对性激素-昼夜节律交互作用的干预策略奠定了理论基础。