Edinger-Westphal 肽能神经元实现母体预备性筑巢

Edinger-Westphal peptidergic neurons enable maternal preparatory nesting.

作者信息Thomas Topilko, Silvina L Diaz, Catarina M Pacheco, Florine Verny, Charly V Rousseau, Christoph Kirst, Charlotte Deleuze, Patricia Gaspar, Nicolas Renier
PMID35123655
期刊Neuron
发布时间2022-04
DOI10.1016/j.neuron.2022.01.012

实验完整度

包含行为表型分析、全脑活动成像、遗传消融与双向神经调控、离体和在体电生理记录等多层级验证。

主要模型

小鼠(C57BL/6NRj 品系) 妊娠期雌性小鼠 Cart-Cre 转基因小鼠

重点核对

行为测试:每日早晨 10 点进行巢穴评分(0-4 分制) 全脑成像:iDISCO+ 组织透明化和光片显微镜 基因敲除:AAV-CRISPR 靶向 Ucn1、CART、CCK 细胞消融:AAV-flex-taCasp3-TEVp 在 Cart-Cre 小鼠中消融 CART+ 神经元 化学遗传学:hM4D(Gi) 抑制,CNO 注射

摘要

孕期激素调节许多确保即将出生的幼崽存活的行为。Topilko 等人描述了一组研究较少的中脑肽能神经元,它们对孕酮敏感,并且在怀孕期间、幼崽出生前母体预备性筑巢行为的启动中是必需的。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
怀孕期间母体预备性筑巢行为的神经机制及其激素调控尚不清楚,本研究旨在鉴定参与这一行为的关键脑区和神经元类型。
核心机制
孕酮通过改变中脑 EWcp 中 CART+ 肽能神经元的放电模式,调节觉醒-睡眠序列中的筑巢行为,从而促进预备性筑巢。
主要证据
通过行为评分、全脑 Fos 成像、基因敲除、细胞消融、化学遗传学抑制、光遗传刺激、钙成像和离体电生理记录,证明了 EWcpCART+ 神经元对预备性筑巢的必要性和充分性。
研究意义
本研究揭示了中脑 CART+ 神经元在孕期行为适应中的重要作用,并为理解激素如何调控母体行为提供了新机制。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

行为表型分析

量化怀孕对筑巢行为的改变

对雌性、雄性、伪妊娠和妊娠小鼠进行每日巢穴评分,并记录筑巢时间、潜伏期和时长。

2

全脑活动筛选

寻找与怀孕相关的巢筑行为激活的脑区

利用 iDISCO+ 和光片显微镜对筑巢小鼠进行全脑 Fos 表达成像,并比较不同生殖状态下的激活模式。

3

基因敲除和细胞消融

验证 EWcp 肽能神经元对预备性筑巢的必要性

通过 AAV 介导的 CRISPR 敲低 Ucn1、CART、CCK 或遗传消融 CART+ 神经元,评估对筑巢行为的影响。

4

神经调控实验

确定 EWcpCART+ 神经元对筑巢行为的双向调控作用

使用化学遗传学(hM4D(Gi))抑制和光遗传学(ChrimsonR)刺激,观察对筑巢行为的影响。

5

孕酮调控研究

探究孕酮对 EWcpCART+ 神经元和预备性筑巢的作用

皮下植入孕酮缓释片,评估对筑巢的影响;体外脑片电生理记录孕酮对神经元的直接效应。

6

下游网络分析

绘制 EWcpCART+ 神经元的下游投射和功能连接

结合顺行追踪和全脑 Fos 激活图谱,鉴定与巢筑行为相关的下游脑区。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
兔多克隆抗-Ucn1Sigma-AldrichCat#U4757
山羊多克隆抗-CARTR&D SystemCat#AF163
鸡多克隆抗-GFPAves LabsCat#GFP-1020
山羊多克隆抗-RFPRocklandCat#200-101-379
兔多克隆抗-mPRβ (PAQR8)BiossCat#BS11410R
兔多克隆抗-mPRγ (PAQR5)AbcamCat#ab236798
兔多克隆抗-FosSynaptic SystemsCat#226-003
豚鼠多克隆抗-FosSynaptic SystemsCat#226-004
小鼠单克隆抗-NeuNMilliporeCat#MAB377
兔多克隆抗-PGRSigma-AldrichCat#SAB4502184
pAAV-flex-taCasp3-TEVpAddgene45580
AAV9-EF1a-DIO-ChrimsonR-mRuby2-KV2.1-WPRE-SV40Addgene124603-AAV9
AAV2-Ef1a-DIO-EYFPAddgene27056-AAV2
AAV1-syn-FLEX-jGCaMP7s-WPREAddgene104491-AAV1
AAV2-hSyn-DIO-hM3D(Gq)-mCherryAddgene44361-AAV2
AAV2-hSyn-DIO-mCherryAddgene50459-AAV2
AAV2-hSyn-DIO-hM4D(Gi)-mCherryAddgene44362-AAV2
AAV1-CMV-SaCAS9-U6-gRNA(Ucn)GeneCopoeiaAA01-MCP001598-AD01-3-200(a,b,c)
AAV1-CMV-SaCAS9-U6-gRNA(CART)GeneCopoeia217AA01-MCP299483-AD01-3-200
AAV1-CMV-SaCAS9-U6-gRNA(Cck)GeneCopoeia217AA01-MCP291368-645 AD01-3-200(a,b,c)
AAV1-CMV-SaCAS9-U6-gRNA(Scrambled)GeneCopoeia217AA01-CCPCTR01-AD01-100
孕酮Sigma-Aldrich57-83-0
氯氮平 N-氧化物Enzo life sciences34233-69-7
RNAscope 多重荧光试剂盒 v2ACDbio320293
小鼠孕酮 ELISA 试剂盒Novus BiologicalNBP2-60125-1
C57BL6/NRj 小鼠Janvier Labs028533
Cart-Cre 小鼠The Jackson LaboratoryJAX: 028533
Ai14 报告小鼠The Jackson LaboratoryJAX: 007914

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物饲养与繁殖
C57BL6/NRj 小鼠来源;温度 21±1°C,湿度 40-70%,12h:12h 光暗周期;怀孕时间定义
阅读提示:STAR Methods:Animals
行为测试
每日评分时间(上午 10 点);评分标准(Deacon's 5 点量表);筑巢材料量(~7g 棉条)
阅读提示:STAR Methods:Manual daily nest scoring
病毒注射
注射坐标(AP +0.40 mm, ML 0.94 mm, DV -3.62 mm, 15°角);注射体积(500 nl);注射速率(50 nl/min)
阅读提示:STAR Methods:Stereotactic AAV injection
全脑成像
iDISCO+ 清除和免疫标记步骤;光片显微镜参数(6 μm z-step);Fos 定量方法
阅读提示:STAR Methods:iDISCO+ whole brain immunolabeling 和 Light sheet microscopy
电生理记录
脑片制备条件(厚度 300 μm);记录温度(30°C);电极内液成分;孕酮浓度(1 μM)
阅读提示:STAR Methods:In vitro slice electrophysiology