岩石豚鼠（Kerodon rupestris）和普通狨猴（Callithrix jacchus）苍白球细胞构筑与神经化学方面的比较分析

《The Anatomical Record》：Comparative analysis of cytoarchitectonic and neurochemical aspects of the globus pallidus in the rock cavy (Kerodon rupestris) and the common marmoset (Callithrix jacchus)

　　

苍白球（GP）是基底节内的一个皮质下结构，在调节与运动控制和联合/边缘功能相关的皮质-皮质下回路中发挥关键作用。然而，该结构的细胞构筑和神经化学组织在自然存在的野生型物种中仍未得到充分表征，特别是在南美岩石豚鼠（Kerodon rupestris）和新热带区普通狨猴（Callithrix jacchus）中。在本研究中，研究人员使用来自K. rupestris（n=5）和C. jacchus（n=7）的样本，采用免疫组织化学和形态计量分析来表征苍白球中小清蛋白（PV）和钙结合蛋白（CB）的表达。在K. rupestris中，尽管可识别外侧（GPe）和内侧（GPi）分段，但未观察到外侧或内侧髓板。虽然神经纤维网显示弥散性免疫反应性，但未鉴定出CB免疫阳性神经元标记。相比之下，PV免疫阳性神经元标记在该物种中也广泛存在。在C. jacchus中，CB免疫阳性神经元标记局限于内侧髓板，而PV免疫阳性神经元标记在两个苍白球分区中均观察到。这些发现揭示了啮齿动物和灵长类动物之间重要的结构和分子差异，表明苍白球组织存在不同的进化轨迹。理解这些差异有助于拓宽对基底节功能细微差别的认识。

**研究背景、问题及研究意义**

苍白球（GP）是基底节内一个关键的皮质下结构，在调节运动控制、认知和动机行为的皮质-皮质下回路中起整合与调节作用。尽管实验室哺乳动物的苍白球研究较为广泛，但自然存在的野生型物种（如南美岩石豚鼠和普通狨猴）的细胞构筑和神经化学组织仍缺乏系统表征。这两种物种分别代表啮齿目（豪猪型亚目）和灵长目（新世界猴）的进化分支，其比较解剖学分析有助于揭示苍白球组织的进化保守性与分化性。特别是，钙结合蛋白（如小清蛋白PV和钙结合蛋白CB）作为神经化学标记物，可反映神经元亚群的特异性和功能分区。然而，目前对这两种物种苍白球中PV和CB的分布模式知之甚少，限制了人们对基底节进化神经解剖学的理解。为此，研究人员开展了本研究，旨在比较分析岩石豚鼠和普通狨猴苍白球的细胞构筑与神经化学特征，以揭示不同哺乳动物谱系中苍白球组织的进化轨迹。该研究发表于《The Anatomical Record》。

**主要技术方法**

研究人员从巴西农村捕获的5只成年岩石豚鼠（K. rupestris，3雄2雌）和7只成年普通狨猴（C. jacchus，4雄3雌，来自巴西联邦大学灵长类中心）中获取脑组织样本。采用免疫组织化学方法检测小清蛋白（PV）和钙结合蛋白（CB）的表达，并通过Nissl染色确认细胞构筑边界。使用光学显微镜和ImageJ软件进行形态计量分析，测量PV阳性神经元的胞体面积和周长。所有操作均经动物伦理委员会批准。

**研究结果**

**1. 细胞构筑边界识别**
Nissl染色显示，在普通狨猴中，苍白球位于壳核内侧、内囊外侧，由内侧髓板（MML）分隔为外侧段（GPe）和内侧段（GPi）。在岩石豚鼠中，苍白球位于尾壳核复合体腹外侧、外囊内侧，无可见的髓板分离内部分段。

**2. 钙结合蛋白表达模式**
- **岩石豚鼠**：CB免疫反应性主要局限于神经纤维网，呈弥散纤维模式，未检测到CB阳性神经元胞体。PV免疫反应性在GPe和GPi均较强，PV阳性神经元呈小到中等大小、卵圆形，轴突标记明显，树突呈多方向延伸。
- **普通狨猴**：CB阳性神经元沿内侧髓板不对称分布，呈梨形胞体及双极树突；GPe中神经纤维网CB标记明显，GPi中标记中等。PV阳性神经元在GPi中比GPe中更密集，胞体直径更大、树突更粗，PV免疫反应性在GPi中更强。

**3. 形态计量分析**
- **岩石豚鼠**：GPi中PV阳性神经元的平均胞体面积为54.30 μm²（±20.9），平均周长为29.16 μm（±6.4）；GPe中平均面积为47.48 μm²（±27.6），平均周长为28.96 μm（±8.9）。分段间无显著差异（p>0.05），提示苍白球组织更均质。
- **普通狨猴**：GPi中PV阳性神经元的平均面积为244.75 μm²（±28.1），平均周长为64.55 μm（±5.2）；GPe中平均面积为167.31 μm²（±21.4），平均周长为51.43 μm（±4.9）。分段间差异显著（p<0.01），表明灵长类苍白球具有更复杂的分区化。

**讨论与结论**

讨论部分指出，两种物种在基底节邻近结构的分界上均清晰可辨。岩石豚鼠中，尾壳核复合体因强CB和PV免疫反应性而被识别，尽管缺乏髓板，但解剖学和神经化学证据仍提示内部GPe/GPi分区，且其苍白球内段（GPi）同源物——脚内核（EP）位于内囊内。然而，胚胎学研究表明小鼠EP可能起源于下丘脑而非端脑，与灵长类GPi在发生和连接上存在差异。形态计量分析显示岩石豚鼠GPe与GPi间无显著差异，提示其苍白球组织更均质，这可能反映了豪猪型啮齿动物进化上保守的简单神经化学组织。普通狨猴中，内囊和外侧髓板（LML）作为可靠解剖边界，CB和PV的梯度分布与人类苍白球类似，表明灵长类苍白球具有更复杂的分区化，与运动及认知功能的进化保守性一致。

研究结论：本研究揭示了岩石豚鼠和普通狨猴苍白球在细胞构筑和钙结合蛋白表达上的显著对比。CB和PV的物种特异性分布模式反映了与这些哺乳动物进化轨迹相关的神经特化。CB与神经保护相关，PV与抑制性控制相关，两者在两种物种中的差异表明苍白球功能分区可能存在种间差异。这些发现为比较神经解剖学提供了重要框架，并强调了比较研究在探索哺乳动物皮层下回路多样性中的价值。