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促性腺激素釋放激素（Gonadotropin-releasing hormone,GnRH）是由GnRH神經元合成和分泌的生殖內分泌激素，是脊椎動物生殖軸的核心信號分子。嗅覺熟悉是引發魚類求偶行為的關鍵，對于魚類的繁殖非常重要。GnRH神經元具有嗅覺感知能力，GnRH神經元遷移紊亂會導致人類出現卡爾曼綜合癥引發嗅覺功能障礙和不育。然而，GnRH神經元感受嗅覺信號的機制尚不清晰，且現有認知無法解釋其在嗅覺感知中的功能，GnRH神經元能否直接感知和傳遞嗅覺信號并調控求偶行為并不清楚。
5月8日，中國科學院水生生物研究所胡煒研究員團隊與渥太華大學Vance L. Trudeau教授團隊合作在Science China Life Sciences上發表了題為Olfactory GnRH3 crypt sensory neurons transduce sex pheromone signals to induce male courtship behavior in zebrafish的封面研究論文。研究團隊利用斑馬魚模型，發現斑馬魚嗅覺上皮中的GnRH3神經元是一種隱窩嗅覺感覺神經元，具有直接感知和傳遞性信息素PGF2α，進而誘發求偶行為的新功能。
視頻1
過去30多年來，脊椎動物下丘腦外末端GnRH神經元一直被認為起源于嗅基板（Olfactory Placode），并以單向方式從嗅基板遷移到下丘腦。但研究團隊發現，斑馬魚下丘腦外末端GnRH神經元（即GnRH3神經元）起源于嗅基板腹側基底部（視頻1），隨著斑馬魚胚胎的發育，GnRH3神經元會同時向前后兩個方向分離并遷移細胞。向后遷移出的GnRH3神經元定位到下丘腦，發揮經典的生殖調控功能。向前遷移的GnRH3神經元細胞最終分布在嗅覺上皮（Olfactory Epithelium,OE），是一種表達嗅覺受體ora4的隱窩嗅覺感覺神經元（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，屬于尚未被認知的GnRH3神經元新亞群，研究團隊將這一GnRH3神經元新亞群定義為GnRH3-OE（圖1，圖2）。
圖1 斑馬魚GnRH3神經元遷移和分布的新模式
圖2 斑馬魚GnRH3神經元是隱窩嗅覺感覺神經元
進一步的研究發現，GnRH3神經元合成和分泌的GnRH3神經肽對于GnRH3神經元感知和傳遞嗅覺信號及調控求偶行為的功能不可或缺。gnrh3突變的雄魚表現為GnRH3神經元放電頻率降低，感知和傳遞性信息素PGF2α的能力嚴重受損，進而導致雄魚的求偶行為和競爭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突變導致斑馬魚求偶行為障礙
GnRH是調控脊椎動物生殖的經典信號分子，這是胡煒研究員團隊發現GnRH3具有調控斑馬魚胚胎發育早期原始生殖細胞（primordial germ cell,PGC）增殖和性別分化的新功能后（Feng et al,Endocrinology,2020），關于GnRH3功能研究的又一新發現。
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，水生所分析測試中心給予技術支持。
該研究得到國家自然科學基金創新研究群體項目和渥太華大學國際合作等項目的資助。
論文鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-025-2917-5