撰文 | 十一月
“費洛蒙貼片”：來自電影《女人不壞》（All About Women）
《女人不壞》是十二年前一部星光璀璨但票房一般的荒誕愛情故事片。從這部不怎樣的電影中，筆者第一次聽說了“費洛蒙”（Pheromones）這個名詞，電影中為了追尋愛情的女主角發明了費洛蒙貼片用以吸引喜歡的男生。而生物進化出了多種多樣的策略正是為了增加遇見配偶的可能性【1】，很多物種使用費洛蒙也就是信息素向潛在的伴侶釋放性吸引信號以及位置信息【2】。但是，吸引以及相關動物行為的神經環路與遺傳學的機制還不是很清楚。
近日，冷泉港實驗室Adam Kepecs研究組以及哥倫比亞大學Richard Axel研究組在Nature聯合發文The pheromone darcin drives a circuit for innate and reinforced behaviours，以小鼠尿液中的信息素darcin對小鼠的吸引而引發的小鼠先天性的行為與之後強化行為的神經環路進行了研究。
在小鼠中，主要尿蛋白（Major urinary protein, MUP）家族中的darcin是出現在雄性尿液中的蛋白，能夠為雌性提供具有吸引性的氣味標記並驅動學習行為的產生【3,4】。darcin可以吸引雌性，使雌性根據其氣味標記對雄性進行識別、評估以及定位【4】。為了對darcin的效應進行研究，作者們發展了一種行為定量研究方式（圖1）。
雌性小鼠被放置在裝有兩個玻璃過濾器端口的培養箱之中，兩個端口透過不同的氣味信息，雌性小鼠靠近觸動兩個端口的次數會被統計出來用以分析小鼠行為模式和對氣味的偏向性（圖1）。在最初進行適應性培養的實驗時，兩個端口中其中一個是不包含氣味信息空白端口，小鼠觸碰兩側端口的次數均不是很頻繁（左端口18 ± 3vs右端口14 ± 3）。隨後這些小鼠會被暴露在具有雄性小鼠的尿液家庭籠（Home cage）之中進行休息，在此之後再對小鼠進行氣味偏向性的實驗，發現雌性小鼠對於端口的觸動次數有所增加，但是對含有氣味線索的端口會比不含氣味信息的空白過濾器端口沒有明顯的偏向性（左端口247 ± 35vs右端口246 ± 3）。
但是如果在過濾器端口放置包含darcin的氣味信息，相較於空白的過濾器端口，觸碰次數會顯著增加（包含darcin的端口 516 ± 47 vs 空白端口326 ± 21）。如果將雌性小鼠暴露在包含很低水平darcin的雄性小鼠【3】的尿液家庭籠中進行休息之後，相較於空白對照來說，雌性小鼠還是更傾向於具有低darcin的端口（低水平darcin端口386 ± 42vs空白端口154 ± 14），加入重組型的darcin之後比例也依然高於空白對照（重組型darcin端口391 ± 29vs空白端口96 ± 18）。關於端口觸動的此部分實驗可總結為：無論是含有正常水平darcin還是低水平darcin的雄性尿液均對雌性小鼠的端口選擇偏好性具有顯著的影響。
圖1 小鼠對氣味標記的定量測量方式
進一步地，已有的研究發現這種天然的性吸引信息同時也可以作為加強學習行為的信號【5】。那麼darcin存在的效應是不是對雌性小鼠的記憶或者學習行為產生影響呢？通過對第二天清除氣味信息後，雌性小鼠對於氣味端口的選擇偏好性的數據進行分析後作者們發現，正常水平的darcin會引發雌性小鼠的記憶偏好性。雌性小鼠在被暴露在含有darcin的培養箱中會發出超聲波叫聲並且會在darcin端口附近通過排尿留下氣味信息（圖1 箭頭處）。另外，在進行回憶行為的時候，雌性小鼠的這些行為也會再次出現。
在對小鼠的行為進行分析之後，作者們希望找出這其中的遺傳學機制。darcin結合感覺神經元中的受體V2R【6】，這些感覺神經元匯聚於副嗅球之中【7】。作者們通過實驗發現，副嗅球對於darcin誘導的吸引行為和隨後的強化行為非常關鍵。副嗅球中的神經元僧帽細胞會將軸突伸入杏仁核
【7】。作者們對杏仁核中的神經元進行光激活，發現在darcin誘導下光激活神經元后雌性小鼠表現出先天性的被吸引的一些行為以及會對記憶等條件性行為進行增強。但是有研究發現，在泌乳期的小鼠不會被darcin吸引【8】。作者們非常好奇這其中的原因。通過對泌乳期的小鼠進行實驗後發現，無論是對於處女鼠還是泌乳期鼠darcin誘導後激活的副嗅球中的僧帽細胞數量是差不多的。所以對泌乳期的小鼠來說，對darcin不再具有響應可能不是被副嗅球而是被杏仁核中的某些神經元所控制。杏仁核中的神經元的遺傳學標記是一氧化氮合酶（Neuronal nitric oxide synthase, nNOS）。一氧化氮合酶參與darcin誘導的相關行為。通過光誘導的杏仁核中神經元的沉默實驗發現，在此遺傳操縱之後雌性小鼠對於darcin的響應就不復存在了。但是對於隨後的記憶等強化行為，杏仁核中的nNOS神經元並不是必須的。
總的來說，兩個研究組的聯合工作發現雄性小鼠尿蛋白中的darcin能夠引發雌性小鼠一系列被吸引後的行為，比如超聲、叫聲以及留下氣味信息（排尿），並且會進一步加強隨後對於該信息素的記憶行為。副嗅球中的僧帽細胞以及杏仁核中nNOS細胞均會參與到此過程中。而且，杏仁核中nNOS神經元會整合小鼠的內在狀態（例如是否在泌乳期）與信息素線索，調節小鼠的固有吸引行為以及之後的加強行為，幫助小鼠進行成功的配偶選擇。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-1967-8
製版人：珂
參考文獻
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