發育期的“吃貨”小膠質細胞讓你男女有別

　　在圍產期，類固醇激素（包括腎上腺皮質激素、雌雄性激素）暴露會導致大腦性別差異。此外，類固醇激素激活啟動性分化過程。早在人類妊娠中期和嚙齒動物妊娠晚期胎兒睪丸就產生雄激素。睪酮素很容易進入大腦中，直接作用于雄激素受體，也可以通過轉化成雌二醇并通過雌激素受體發揮作用。內源性大麻素系統包括N-花生四烯酸氨基乙醇(anandamine)和2-花生四烯酸甘油(2-AG)，作用于1型和2型大麻素受體。內源性大麻素系統在大腦發育早期可被激活，之前研究發現在杏仁核發育期雄性大鼠的新生細胞比雌性大鼠要少，這種差異性由內源性大麻素系統介導【1】。然而，關于內源性大麻素系統調控新生細胞數量，影響青春期玩耍行為的具體機制未知。

　　近日，美國馬里蘭大學藥理系Margaret M. McCarthy教授基于以往研究，首次發現雄激素誘導內源性大麻素水平增加后促進小膠質細胞吞噬能力，并吞噬杏仁核中新生神經細胞、星形膠質細胞。文章以article形式Microglial Phagocytosis of Newborn Cells Is Induced by Endocannabinoids and Sculpts Sex Differences in Juvenile Rat Social Play發表在Neuron雜志上【2】。

　　出生后的一周屬于皮層發育關鍵期，該時間段包含性分化（sexual differentiation）（個體性腺性別與表型性別的發育過程）關鍵時期的中后期。因此研究人員選取這個時間段研究發育期杏仁核腦區小膠質細胞的特點，利用免疫熒光發現雄性大鼠杏仁核中具有吞噬能力的小膠質細胞數量占小膠質細胞總數上的25.9% ，而雌性大鼠只有16.5% 。進一步發現這種結果的出現并不是小膠質細胞激活引起的。更令人意外的是，在這個時間段，雌雄大鼠的小膠質細胞總數并沒有差異。

圖1

　　既然雄性大鼠杏仁核腦區出現更多具有吞噬活性的小膠質細胞，那么這些活性小膠質細胞究竟在“吃”什么？是突觸？還是細胞碎片？研究人員為了探究這一問題，通過計算小膠質細胞phagocytic cup（評估小膠質細胞吞噬能力分級的指標）的直徑接近細胞大小。研究人員發現約一半的增殖細胞核抗原（PCNA，因其只存在于正常增殖細胞及腫瘤細胞內而得名，可作為分裂細胞的標志物）位于小膠質細胞phagocytic cup內，并且這一比例在雌雄之間并沒有差異（圖1）。這就說明小膠質細胞在“吃”新生細胞。雌、雄大鼠吞噬新生細胞的數量上并不存在區別，那么雄性大鼠比雌性大鼠具有更多活性的小膠質細胞多的意義在哪里？那么這些小膠質細胞是否對鄰近神經元有什么影響？結果發現在雄性大鼠中新生神經元更偏向靠近小膠質細胞，但是凋亡細胞并不存在這種現象。以上結果說明在杏仁核發育期小膠質細胞吞噬新生細胞，這種現象不存在性別差異，但是雄性擁有更多的吞噬活性的小膠質細胞。

　　這種性別差異是不是與雄性激素相關？向雌性大鼠中注入睪酮素后可促進其內源性大麻素2-AG水平而不是 anandamine 的增加。此外，向雌性大鼠注射睪酮素后出現類似正常發育下雄性大鼠的現象-具有吞噬活性的小膠質細胞數目增多，并且新生細胞數量的減少。因此，內源性大麻素2-AG水平有助于促進發育中杏仁核的性分化。

　　以往研究發現補體途徑參與小膠質細胞的吞噬作用【3】。給予補體受體3抗體阻斷劑后雄性杏仁核腦區均出現新生細胞數目增多而雌性未發生變化，在27天發現雄性大鼠玩耍行為明顯下降，這與正常情況下青春期雄性大鼠比雌性大鼠更喜歡玩耍行為相反。此外，杏仁核中這些新生的細胞最終命運如何？出乎意料，作者對這些新生細胞進行長期觀察發現這些新生細胞80%以上分化成星型膠質細胞，小部分分化為小膠質細胞和神經元，不存在性別差異性（圖2）。接下來更可怕的是，小膠質細胞居然連星型膠質細胞都給吃了。

圖2

　　總的來說，本文發現通過雄激素促進內源性大麻素2-AG水平的增加后誘導小膠質細胞依賴補體途徑吞噬新生細胞、星形膠質細胞，更加詳細地揭示了發育過程中性分化的具體機制，解釋了男女大腦之間差異。

　　參考文獻

　　1. Krebs-Kraft, D.L., Hill, M.N., Hillard, C.J., and McCarthy, M.M. (2010). Sex difference in cell proliferation in developing rat amygdala mediated by endocannabinoids has implications for social behavior. Proc. Natl. Acad. Sci. USA107,20535–20540

　　2. Jonathan W. VanRyzin,Ashley E. Marquardt,Kathryn J. Argue，Microglial Phagocytosis of Newborn Cells Is Induced by Endocannabinoids and Sculpt Sex Differences in Juvenile Rat Social Play.(2019)neuron,102, 1–15

　　3. Stevens, B., Allen, N.J., Vazquez, L.E., Howell, G.R., Christopherson, K.S.,Nouri, N., Micheva, K.D., Mehalow, A.K., Huberman, A.D., Stafford, B., et al.(2007). The classical complement cascade mediates CNS synapse elimination. Cell131, 1164–1178