脑部NaV1.5受体可微调神经细胞的兴奋性，从而促进雄性小鼠表现出针对雌性个体的社会行为

《Biological Psychiatry》：Brain NaV1.5 fine-tunes neuronal excitability to facilitate female-directed social behavior in male mice

　　

摘要

背景

电压门控钠通道Na_V1.5是心脏动作电位生成的重要亚型，在大脑的边缘系统区域中也高度富集，但其在中枢神经系统中的功能仍不甚明了。

方法

我们进行了RNAscope分析、免疫染色、电生理学研究、纤维光度测量、Scn5a基因敲低实验以及行为测试，以研究Na_V1.5在大脑中的功能作用。

结果

Na_V1.5通道在终纹床核（BNSTp）的神经元中高度富集，并聚集在轴突起始段。这些对抗河豚毒素具有抗性的通道的激活可以降低动作电位阈值，并在相对hyperpolarized的膜电位（V_m）水平上加速尖峰的产生。体内纤维光度测量显示，雄性小鼠中的BNSTp Na_V1.5表达神经元会被显著的社会刺激激活，并在社会接触期间表现出hyperpolarizing的V_m动态。Scn5a基因敲低选择性地减弱了神经元对雌性化学线索的反应，并扰乱了性别偏好和朝向雌性的行为。

结论

这些发现表明Na_V1.5是一种依赖于V_m状态的BNSTp神经元兴奋性调节因子，并揭示了这种通道亚型在处理雌性线索和雄性朝向雌性的社会行为中的意外作用。

引言

诸如交配、攻击性和亲代护理等社会行为是由同种动物的感官线索驱动的，这些线索主要通过啮齿动物的保守的嗅结节-鼻道通路进行处理1, 2。由嗅结节-鼻器官（VNO）感知的性别特异性信息素信号通过辅助嗅球（AOB）传递到包括内侧杏仁核（MeA）和终纹床核主要亚区（BNSTpr）在内的边缘系统节点。这些信号随后被传递到下丘脑区域，如内侧视前区（MPOA）、腹外侧腹内侧下丘脑（VMHvl）和腹侧前乳核（PMv），从而协调性别特异性的动机状态和行为输出3, 4, 5, 6, 7。

这些区域的神经元群体以不同的性别偏向模式编码性别特异性社会线索8。虽然VMHvl和PMv细胞群体偏向于男性线索，但某些类型的BNSTpr神经元更倾向于响应雌性入侵者5, 9, 10。这些性别偏向的表征具有高度的可塑性，并通过经验、内部状态和环境背景动态形成11, 12, 13。社会和性经历提高了性别特异性编码的信噪比，促进了从探索行为到完成行为的过渡10, 14。此外，其调谐特性也可以通过上游输入而重新塑造。在雄性小鼠中沉默BNSTpr Esr1⁺（雌激素受体α）神经元可以反向改变VMHvl中典型的男性偏向编码模式，显著抑制攻击性5。这些发现强调了性别特异性神经表征对于适当社会行为的重要性。

体内成像显示，后部BNST（BNSTp）亚区的雌性响应神经元数量大约是雄性响应神经元数量的两倍5，这解释了在批量钙成像中观察到的性别偏向编码。然而，建立这种偏见的机制仍然不清楚。一种可能性是存在一种硬连线的、标记线电路架构1, 7, 15，其中过度表现的群体接收到更强或更多的上游输入。另一种可能是BNSTp亚群之间的内在兴奋性差异决定了特定性别线索所引发的神经元集合的大小。

电压门控钠通道（Na_V）在调节神经元兴奋性和放电模式中起着关键作用16，其表达模式依赖于细胞类型或脑区。有趣的是，Na_V1.5由Scn5a编码，负责心肌细胞的兴奋性17，在BNSTp和其他与社会行为相关的边缘系统区域中也高度富集18, 19，但其在大脑中的功能仍大部分未被探索。其在静息或去极化膜电位（V_m）下的显著稳态失活表明，Na_V1.5可能作为依赖于V_m状态的BNSTp神经元反应性的调节因子。

在这项研究中，我们确定Na_V1.5是BNSTp中的一种状态依赖的兴奋性调节因子。Na_V1.5在BNSTp神经元中高度富集，包括投射到PMv的神经元，并在轴突起始段（AIS）积累，在那里它降低了动作电位（AP）阈值，并在相对hyperpolarized的膜电位状态下加速AP的起始。体内钙光度测量显示，表达Na_V1.5的BNSTp神经元会被显著的社会刺激广泛激活，包括同种动物和与幼崽相关的线索。电压光度测量进一步显示，BNSTp Na_V1.5⁺神经元表现出与社会行为相关的hyperpolarizing电压动态，这可能有利于Na_V1.5的可用性。Scn5a基因敲低（KD）选择性地减弱了由雌性线索引发的神经元反应，并扰乱了性别偏好和朝向雌性的行为。综合我们的发现，支持了一个模型，即Na_V1.5在社会线索处理过程中精细调节BNSTp的兴奋性，并促进雄性朝向雌性的社会行为。

章节片段

动物

所有动物实验均获得了复旦大学动物护理和使用委员会的批准（2021JS-ITBR-001），并按照机构和国家指南进行。野生型C57BL/6J小鼠来自GemPharmatech（N000295），Na_V1.5-cre小鼠由GemPharmatech定制生成。小鼠在12小时光照/黑暗周期下群养，食物和水自由供应。除非另有说明，否则使用雄性小鼠。用于雌性BNSTp光度测量的小鼠为

BNST神经元中Scn5a的投射特异性分布

先前的研究在中枢神经系统（CNS）包括BNST中发现了Scn5a mRNA的存在（18,19）。为了验证这些发现，我们使用Scn5a探针进行了原位杂交（见方法部分）。在前后BNST（BNSTa和BNSTp，图1A和1B）以及涉及社会行为的脑区域（包括MeA、MPOA和VMH，图S1A）中检测到了强烈的Scn5a荧光信号。

单核RNA-seq（snRNA-seq）分析

讨论

本研究表明，Na_V1.5是在社会线索处理过程中调节BNSTp神经元兴奋性的状态依赖性因子。它的AIS定位和电压依赖性可用性使其能够在相对hyperpolarized的膜电位状态下优先支持尖峰的起始。一致地，Scn5a基因敲低降低了AP阈值，延迟了AP的起始，并选择性地减弱了雄性小鼠对雌性尿液的钙反应。ASAP5光度测量进一步显示了Na的hyperpolarizing状态

作者贡献

W.K.完成了大部分实验和数据分析。H.Z.协助进行了行为和体内实验。L.L.和Y.X.协助了ASAP5成像。S.L.和Q.H.协助了数据分析。X.Z.管理和培育了转基因小鼠品系。L.Y.和Y.T.协助了行为注释和实验设计。Y.S.构思并监督了这项研究。W.K.和Y.S.在所有作者的参与下撰写了手稿。

未引用文献

23.; 26.; 27.; 31.; 23.; 26.; 27.; 31..

致谢

国家自然科学基金（32130044和T2241002资助给Y.S.，32200953资助给W.K.，以及32100930资助给Q.H.）、科学技术部的STI2030重大项目（2021ZD0202500资助给Y.S.），以及上海市科学技术委员会的上海学术/技术研究领导者计划（21XD1400100资助给Y.S.）的支持。资助者在研究设计、数据收集和分析、发表决定等方面没有发挥作用

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