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不同性取向棕色田鼠的行为与相关激素、受体和递质的关系

何凤琴  
【摘要】:同性恋是指以同性为对象的性爱倾向与行为。近年来关于同性恋的报道越来越多,全世界约4%的人终身是同性恋,中国约3%—6%的人是同性恋,大概有3600万以上。对于人类同性恋形成的原因,研究认为除了有社会、家庭、文化和心理等因素外,还存在着比较深厚的生物学机制,但其生物学机制并不完全清楚。除了人类具有同性倾向行为外,动物界果蝇、猕猴、羊、鼠、牛等动物也显示有同性恋或双性恋行为,而且发生率远远高于人类。研究动物同性恋行为不仅对进化生物学、动物生理学以及遗传学等领域的研究有重要作用,而且对于正确认识和理解人类同性恋行为发生有重要意义 动物的同性取向行为与遗传因子、激素、受体和递质及环境等方面都有一定的关系。从神经内分泌角度探讨,早期激素水平对大脑的发育有至关重要的作用,雄激素经芳香化酶作用转变为雌激素,与雌激素受体结合在正常生理水平下促进雄性化脑结构的形成,产生雄性化性取向。反之,如果芳香化酶作用后转变为雌激素水平较低,产生雌性化性取向。目前关于同性取向仅以非社会性实验动物为模型,而早期激素水平对社会性动物性取向的影响知之甚少。社会性动物如棕色田鼠社会行为比非社会性实验动物复杂的多。棕色田鼠是单配制动物,在正常状态下,表现为明显的异性配偶偏爱和典型的雄性或雌性化性行为。早期激素水平异常,肯定影响成年后的性取向和性行为,因此利用棕色田鼠作为模型动物探讨同性取向行为发生的机制,将会为这一行为的发生提供丰富的神经生物学信息。通过敲除雌激素α、β受体(ERα、ERβ)研究得出,ER α影响雄性动物的性行为和性取向,ERβ产生去雌性化行为。通过研究先天性雄激素受体(AR)异常的动物模型得出,AR影响雄性动物的性行为和性取向。ERα、ER、AR与神经肽催产素(OT)和加压素(AVP)有着相关性,且它们在脑区的分布模式均有性差,但关于这些激素受体和神经肽在同性取向和异性取向动物脑内的分布差异以及在社会互作中神经元活性的差异还未见报道,而通过本研究可揭示相关激素和受体和性取向的相互联系。另外,以动物为模型研究同性取向的个体是否有抑郁和焦虑情绪以及空间记忆是否与异性取向的动物有差异还未见报道,而通过该研究可排除人类社会文化因素对同性性取向行为的影响,发现不同性取向个体在情绪和学习记忆上的本质差别。基于上述研究现状,本研究以具有复杂社会行为的棕色田鼠为模型,对以下几个问题进行探讨:1)幼体早期给与雌激素及激素受体的拮抗剂处理,成年是否能产生同性性取向;2)同性性取向和异性性取向的雌性个体是否在相关脑区ERα、ERβ和OT的分布有差异;3)同性性取向和异性性取向的雄性个体是否在相关脑区AR和AVP的分布有差异;4)同性性取向的个体和异性性取向的个体相比是否有抑郁和焦虑样行为;5)同性性取向和异性性取向的个体是否在空间记忆存在差异;6)同性性取向和异性性取向个体社会互作中OT和Fos,AVP和Fos在脑区神经元的同时表达是否有差异。主要结果如下: 幼仔出生前7天和出生后到21天分别对孕鼠和幼子进行三种处理:①皮下注射芝麻油②皮下注射克罗米酚柠檬酸钠(Clomiphene citrate)③皮下注射雌激素(β-Estradiol)。雌雄动物处理后分别分成3组。 1.雌性性取向实验。①雌性对照组(FC)②雌性克罗米酚柠檬酸钠处理组(FT1)⑧雌性雌激素处理组(FT2)。待雌性幼仔成年后进行性取向实验。结果显示:FT2嗅闻动情期雌鼠和麻醉雌鼠的肛殖区和侧部时间和次数较多,并且爬胯以及和雌鼠抱团的次数也较多,出现脊柱前凸次数较少。而FC则嗅闻性成熟雄鼠和麻醉雄鼠的肛殖区和侧部次数和时间较多,和雄鼠抱团以及出现脊柱前凸的次数也较多,爬胯行为较少。FT1对雌、雄间的探究较少,没有明显的性取向。说明早期的雌激素处理使雌性产生雄性化大脑,性取向明显为同性取向。 2.雌性性取向田鼠免疫组化结果:在FT2,雌激素α受体免疫神经元数目(ER α-IRs)在下丘脑前区(AHA)、中视前区(mPOA).终纹床核(BNST)和杏仁内侧核(MeA)明显比FC少,而FC和FT2都明显比FT1多。ERα-IRs和免疫双标ERα与催产素(OT),即OT/ERα在视旁核(PVN)和视上核(SON)FT2明显比FC少,FC和FT1没有明显差异。FT2雌激素β免疫神经元数目(ERβ-IRs)在mPOA.AHA. BNST和MeA明显比FC和FT1多,而ERβ-IRs,OT/ERβ在PVN和SON三组之间没有明显差异,可见雌性性取向的改变与ERα、ERβ和OT的变化相关。 3.雄性性取向实验。①雄性对照组(MC)②雄性克罗米酚柠檬酸钠处理组(MT1)③雄性雌激素处理组(MT2)。待雄性幼仔成年后进行性取向实验。结果显示:MT1嗅闻性成熟雄鼠和麻醉雄鼠的肛殖区和侧部时间和次数较多,抱团和脊柱前凸次数也较多,出现爬胯行为较少。而MC和MT2则持续较长时间和较多频率的嗅闻动情期麻醉雌鼠的肛殖区和侧部,爬胯、抱团雌鼠行为较多。较少出现脊柱前凸,说明早期的克罗米酚柠檬酸钠处理使雄性产生雌性化大脑,性取向明显为同性取向。 4.雄性性取向免疫组化结果:在MT1,雄激素受体免疫神经元数目(AR-IRs)在下丘脑前区(AHA)、中视前区(mPOA).终纹床核(BNST).杏仁内侧核(MeA),免疫双标AR和加压素(AVP),即AR/AVP在视旁核(PVN)和视上核(SON)明显比MC和MT2少,可见雄性性取向的改变与AR和AVP的变化相关。 5.在旷场实验中,FT2在旷场中心地带停留时间比FC少,运动距离和跨格次数也比FC少,我们推测产前和产后的雌激素处理,成年后雌性个体容易产生焦虑样行为。同样在旷场实验中,MT1在旷场中心地带停留时间比MC少,运动距离和跨格次数也比MC少,我们推测产前和产后的雌激素受体拮抗剂处理,影响雄性化大脑的正常发育,成年后雄性个体容易产生焦虑样行为。 6.悬尾实验中,FT2不动时间和频次明显比FC组多,MT1不动时间和频次明显多于MC,表明雌雄同性取向与抑郁行为呈正相关。 7.水迷宫试验:FC和MT1田鼠寻找平台的时间明显多于MC和FT2,FT2和MC没有显著性差异。表明:不同性取向的雌雄,空间记忆不同。 8.社会互作行为 ①雌性分为六组:FC-正常雄性相互作用,FC-动情期雌性相互作用,FT1-正常雄性相互作用,FTl-动情期雌性相互作用,FT2-正常雄性相互作用,FT2-动情期雌性相互作用。分别观察FC,FT1和FT2在社会互作中的行为表现。在FC-正常雄性相互作用和FT2-动情期雌性相互作用中,比其他四组有较多的嗅闻和友好行为,较少的攻击行为。在FT2-正常雄性相互作用和FT2-动情期雌性相互作用中,比其他四组有较多的爬跨,较少的脊柱前突行为。表明同性取向的雌性在社会互作中具有雄性化和去雌性化行为。 ②雄性分为六组:MC-正常雄性相互作用,MC-动情期雌性相互作用,MT1-正常雄性相互作用,MT1-动情期雌性相互作用,MT2-正常雄性相互作用,MT2-动情期雌性相互作用。分别观察MC,MT1和MT2在社会互作中的行为表现。在MC-正常雄性相互作用,MT1-动情期雌性相互作用,MT2-正常雄性相互作用中比其他三组有较多的攻击行为,较少的嗅闻和友好行为。在MT1-正常雄性相互作用和MT1-动情期雌性相互作用中比其他四组有较少的爬跨行为和较多的脊柱前突行为。表明同性取向的雄性在社会互作中具有雌性化和去雄性化行为。 9.在社会互作中血清中雄激素(T)和雌激素(E2)的变化 ①对于FC,FT1和FT2血清中雌激素(E2)在FC-正常雄性相互作用最高,其次是FC-动情期雌性相互作用,FT2-正常雄性相互作用和FT2-动情期雌性相互作用,FT1-正常雄性相互作用和FT1动情期雌性相互作用最低。血清中雄激素(T)在FT2-动情期雌性相互作用最高,其次是FT2-正常雄性相互作用。FC-动情期雌性相互作用,FC-正常雄性相互作用,FT1-动情期雌性相互作用和FT1-正常雄性相互作用最低。 ②对于MC,MTl和MT2,血清中雌激素(E2)在MT1-正常雄性相互作用最高,其次是MC-正常雄性相互作用,MT1-动情期雌性相互作用和MT2-正常雄性相互作用,MC-动情期雌性相互作用和MT2-动情期雌性相互作用最低。血清中雄激素(T)在MC-动情期雌性相互作用和MT2-动情期雌性相互作用高于其它四组。 10.在社会互作中脑区AVP-IRs,OT-IRs, Fos-IRs的变化 ①对于雌性,FC在FC-正常雄性相互作用和FT2在FT2-动情期雌性相互作用后,Fos免疫神经元数目(Fos-IRs)在mPOA, AHA, BNST, PVN和SON五个脑区中明显比其它四组多。FC在FC-正常雄性相互作用及FC-动情期雌性相互作用后,FT2在FT2-正常雄性相互作用及FT2-正常雄性相互作用后,Fos-IRs在MeA明显比其它两组多。AVP免疫神经元数目(AVP-IRs)和AVP/Fos双标细胞在FT2-动情期雌性相互作用最高,其次FT2-正常雄性相互作用。其他四组最低。OT免疫神经元数目(OT-IRs)和OT在FC-正常雄性相互作用最高,其次FC-动情期雌性相互作用,FT2-正常雄性相互作用和FT2-动情期雌性相互作用,其他两组最低。这些结果说明不同性取向的雌性个体在与同性或异性相互作用中,有不同的神经元活动模式,可能与早期雌激素暴露改变脑结构有关。 ②对于雄性,MC在MC-正常雄性相互作用,MT1在MT1-动情期雌性相互作用,MT2在MT2-正常雄性相互作用后,Fos-IRs在mPOA,PVN和SON三个脑区中在明显比另外三组少。反之,Fos-IRs在MeA明显比另外三组多。Fos-IRs在BNST和MeA在六组之间没有明显差异。AVP-IRs和免疫双标AVP/Fos在PVN和SON在MC动情期雌性相互作用和MT2-动情期雌性相互作用高于其它四组。OT-IRs和免疫双标OT/Fos在PVN和SON在MT1-正常雄性相互作用最高,其次是MT1-动情期雌性相互作用,其它四组最低,这些结果说明不同性取向的雄性个体在与同性或异性相互作用中,有不同的神经元活动模式,可能与早期雌激素受体的拮抗剂暴露改变脑结构有关。 通过上述实验结果,本研究可以得出结论:早期性激素或抗雌激素处理可改变成年后动物的性取向。成年后同性取向的雌性个体不仅激素受体ERα和ERβ的分布具有雄性化的分布模式,而且ERα和ERβ影响脑内神经肽OT的分布,使其也具有雄性化的分布模式。反之成年后同性取向的雄性个体不仅激素受体AR具有雌性化的分布模式,而且AR影响脑内神经肽AVP的分布,使其也具有雌性化的分布模式。不同性取向个体这些激素受体和神经肽分布的差异可能是影响成年个体情绪和学习记忆发生变化的原因之一,同时也是影响不同性取向个体社会互作后神经元Fos、神经肽AVP和OT表达差异的原因之一,说明动物的性取向行为最终受神经系统和内分泌系统的协同作用。


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