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促性腺激素釋放激素（Gonadotropin-releasing hormone,GnRH）是由GnRH神經(jīng)元合成和分泌的生殖內(nèi)分泌激素，是脊椎動(dòng)物生殖軸的核心信號(hào)分子。嗅覺熟悉是引發(fā)魚類求偶行為的關(guān)鍵，對(duì)于魚類的繁殖非常重要。GnRH神經(jīng)元具有嗅覺感知能力，GnRH神經(jīng)元遷移紊亂會(huì)導(dǎo)致人類出現(xiàn)卡爾曼綜合癥引發(fā)嗅覺功能障礙和不育。然而，GnRH神經(jīng)元感受嗅覺信號(hào)的機(jī)制尚不清晰，且現(xiàn)有認(rèn)知無(wú)法解釋其在嗅覺感知中的功能，GnRH神經(jīng)元能否直接感知和傳遞嗅覺信號(hào)并調(diào)控求偶行為并不清楚。
5月8日，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所胡煒研究員團(tuán)隊(duì)與渥太華大學(xué)Vance L. Trudeau教授團(tuán)隊(duì)合作在Science China Life Sciences上發(fā)表了題為Olfactory GnRH3 crypt sensory neurons transduce sex pheromone signals to induce male courtship behavior in zebrafish的封面研究論文。研究團(tuán)隊(duì)利用斑馬魚模型，發(fā)現(xiàn)斑馬魚嗅覺上皮中的GnRH3神經(jīng)元是一種隱窩嗅覺感覺神經(jīng)元，具有直接感知和傳遞性信息素PGF2α，進(jìn)而誘發(fā)求偶行為的新功能。
視頻1
過(guò)去30多年來(lái)，脊椎動(dòng)物下丘腦外末端GnRH神經(jīng)元一直被認(rèn)為起源于嗅基板（Olfactory Placode），并以單向方式從嗅基板遷移到下丘腦。但研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，斑馬魚下丘腦外末端GnRH神經(jīng)元（即GnRH3神經(jīng)元）起源于嗅基板腹側(cè)基底部（視頻1），隨著斑馬魚胚胎的發(fā)育，GnRH3神經(jīng)元會(huì)同時(shí)向前后兩個(gè)方向分離并遷移細(xì)胞。向后遷移出的GnRH3神經(jīng)元定位到下丘腦，發(fā)揮經(jīng)典的生殖調(diào)控功能。向前遷移的GnRH3神經(jīng)元細(xì)胞最終分布在嗅覺上皮（Olfactory Epithelium,OE），是一種表達(dá)嗅覺受體ora4的隱窩嗅覺感覺神經(jīng)元（Crypt Olfactory Sensory Neuron），而且具有直接感知和傳遞性信息素PGF2α的重要功能，屬于尚未被認(rèn)知的GnRH3神經(jīng)元新亞群，研究團(tuán)隊(duì)將這一GnRH3神經(jīng)元新亞群定義為GnRH3-OE（圖1，圖2）。
圖1 斑馬魚GnRH3神經(jīng)元遷移和分布的新模式
圖2 斑馬魚GnRH3神經(jīng)元是隱窩嗅覺感覺神經(jīng)元
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，GnRH3神經(jīng)元合成和分泌的GnRH3神經(jīng)肽對(duì)于GnRH3神經(jīng)元感知和傳遞嗅覺信號(hào)及調(diào)控求偶行為的功能不可或缺。gnrh3突變的雄魚表現(xiàn)為GnRH3神經(jīng)元放電頻率降低，感知和傳遞性信息素PGF2α的能力嚴(yán)重受損，進(jìn)而導(dǎo)致雄魚的求偶行為和競(jìng)爭(zhēng)雌性配偶的能力顯著減弱，繁殖成功率顯著下降（圖3）。
圖3 gnrh3突變導(dǎo)致斑馬魚求偶行為障礙
GnRH是調(diào)控脊椎動(dòng)物生殖的經(jīng)典信號(hào)分子，這是胡煒研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)GnRH3具有調(diào)控斑馬魚胚胎發(fā)育早期原始生殖細(xì)胞（primordial germ cell,PGC）增殖和性別分化的新功能后（Feng et al,Endocrinology,2020），關(guān)于GnRH3功能研究的又一新發(fā)現(xiàn)。
水生所崔雪凡博士，陳露博士研究生和陶彬彬副研究員為論文的共同第一作者，胡煒研究員、朱作言院士和渥太華大學(xué)Vance L. Trudeau教授為論文共同通訊作者。水生所段明研究員、羅大極研究員等參與研究工作，水生所分析測(cè)試中心給予技術(shù)支持。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目和渥太華大學(xué)國(guó)際合作等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-025-2917-5