Howard Hughes Medical Institute Forscher haben entdeckt, dass Pheromone von wesentlicher Bedeutung für die Paarung Verhalten bei Mäusen sind durch die Nase und nicht durch die vomeronasal System, die als Forscher seit langem im Verdacht. Die neue Studien zeigen, dass die wichtigsten olfaktorischen Epithel, die vermutet, dass sie meist mit der Geruchssinn, spielt eine kritische Rolle bei der Pheromon-Erkennung.
Howard Hughes Medical Institute Investigator Catherine Dulac und Kollegen einmal Yoon, ein HHMI predoctoral Kollegen, und Lynn W. Enquist veröffentlichte ihre Ergebnisse in einem unmittelbaren frühzeitige Veröffentlichung am 10. November 2005, in der Zeitschrift Cell. Yoon und Dulac sind an der Harvard University, und Enquist ist an der Princeton University. Verwandte Studien von HHMI Ermittler Linda B. Buck sind veröffentlicht in der gleichen Frage.
Die Pheromon-Kommunikationssystem, das in einem breiten Spektrum von Säugetieren, die zum Nachweis chemischer Duftstoffe, die von Tieren. Pheromone sind Chemikalien, die in wechselnden Verhalten oder Hormon-Sekretion. Nach den meisten Lehrbüchern der Biologie, Erkennung von Pheromonen erfolgt in einem speziellen Struktur, die so genannte Vomeronasalorgan (VNO). Obwohl die VNO wohnt in der Nasenhöhle, die Pheromon-sensorische System unterscheidet sich von der Geruchssinn, so sind die chemischen Rezeptoren beteiligt. Bei Tieren besitzen ein Pheromon sensorische System - einschließlich Mäusen, Hunden, Katzen und Elefanten - das System regelt eine Reihe von genetisch vorprogrammiert Stecken, sozialen Rang, der Mütter, und der territorialen Verteidigung Verhalten.
In ihren Experimenten, Dulac und ihre Kollegen gesucht, um festzustellen, ob sensorischen Neuronen in den wichtigsten olfaktorischen Epithel und der VNO wurden an Neuronen im Gehirn, dass synthetisieren Luteinisierendes Hormon-Releasing Hormon (LHRH). LHRH steuert den Beginn der Pubertät. In Frauen es auch Eisprung stimuliert und kontrolliert die estrus Zyklus. Bei Männern, das Hormon steuert Gonade Funktion, einschließlich der Spermatogenese und Testosteron-Produktion.
"Eines der klassischen Dogmen ist, dass LHRH Neuronen erhalten Eingänge aus der vomeronasal System. Zum Beispiel, Lehrbücher im Bereich der reproduktiven Physiologie sagen, dass pheromonal Modulation der reproduktiven Verhalten hängt davon ab, diese Verbindungen", sagt Dulac. "Aber unsere Studien zeigen, dass diese Idee ist falsch."
Zurück Experimente zur necken die Strecken von Neuronen verwendet Techniken, hängt stark von Farbstoffen, die nicht Etikett spezifische Populationen von Neuronen. Diese Experimente vorgeschlagen, dass Neuronen der vomeronasal System in direktem Zusammenhang mit LHRH-Neuronen, und damit das modulatory Wirkung von pheromonal Hinweise auf LHRH release. Sondern weil die klassische Tracing Techniken könnten nicht spezifisch identifizieren die Verbindung von neuronalen Teilmengen, bis sie beendet Rückverfolgung der Strecken von Gruppen von unbestimmtes neuronalen Populationen rund um LHRH Herstellung Neuronen, Dulac sagte.
In den Experimenten in Cell, Dulac und ihre Kollegen verwendeten ein genetisch veränderte Version eines Pseudorabiesvirus, dass ist eine sehr spezifische Tracer, die die Forscher zur Kennzeichnung von Neuronen mit einem fluoreszierenden Protein-Marker. Diese Technik, auf eine bedingte Ansatz, die zu dem Pseudorabiesvirus zu replizieren nur dann, wenn es wurde ausgelöst durch eine spezifische genetische Signal. Die Forscher auch eine transgene Maus, in denen Nervenzellen zum Ausdruck bringen, sofern LHRH-Signal, wodurch die virale Tracer sehr spezifisch.
"Also, wenn wir ein Signal aus dem bedingten Virus, wussten wir, wir waren zu sehen Verbindungen zu Neuronen LHRH zum Ausdruck bringen und sonst nichts", sagt Dulac. Als Kontrolle, die Forscher auch einen "nicht-bedingten" Stamm der Pseudorabiesvirus, dass infizierte alle Arten von Neuronen.
Die Forscher wählten Pseudorabiesvirus für ihr Studium, weil sie eingeführt werden könnte in ein Neuron und infizieren den Weg flussaufwärts entlang des Netzes der Axone, die eine Verbindung Neuronen. Das Virus könnte auch springen die Synapsen zwischen Nervenzellen, da sie von einem Neuron zum nächsten. Dies hat zur Folge, die Forscher könnten die Pseudorabiesvirus, um einen detaillierten Blick auf die Gesamtheit der Nervenzellen, die miteinander verbunden sind.
"Unsere bedingte Rückverfolgung Studien zeigten eine große Projektion auf LHRH Neuronen in der Haupt-olfaktorischen Epithel und die Strukturen, aus denen der primären olfaktorischen komplex", sagt Dulac. "Diese Hauptverkehrsachse war nie Verdacht. Darüber hinaus waren wir ziemlich überrascht, als wir realisieren konnten wir nicht ermitteln, welche Verbindungen mit dem vomeronasal System, das führte uns zu versuchen, um zu bestätigen, das Experiment auf eine breite Palette von Mäusen", sagte sie.
Als Kontrolle, die Forscher, die einen separaten Satz von Experimenten mit einem Nicht-bedingte Belastung der Pseudorabiesvirus. Diese Studien bestätigt, dass das Virus war in der Lage infizieren alle Kerne, die die vomeronasal System.
Weiter haben die Forscher postuliert, dass ein sollten in der Lage sein zu erkennen funktionale Korrelate der anatomischen Schaltung Verknüpfung Riechzellen und LHRH-produzierenden Neuronen. Sie studierte die sexuelle Verhalten der mutierten Maus-Stämme, dass fehlte entweder eine funktionelle olfaktorischen Epithel oder Vomeronasalorgan. Sie studierte auch das Verhalten von normalen Mäusen, in denen die olfaktorischen Epithel wurde selektiv zerstört durch ein Medikament.
Sie fanden heraus, dass die männlichen Mäusen fehlte, dass eine funktionierende olfaktorischen Epithel zeigten wenig Interesse an Frauen, mit stark reduziert und Montage Ermittlungsbefugnissen Verhalten. Im Gegensatz dazu, männlichen Mäusen fehlt ein Vomeronasalorgan waren in der Lage, mate. Die Forscher entdeckten auch, dass LHRH Neuronen in der olfaktorischen-mangelhaft männlichen Mäusen waren nicht mehr aktiviert durch Exposition gegenüber weiblichen Urin - die in der Regel entlockt sexuellen Verhalten - als Exposition gegenüber Wasser. Zukünftige Studien werden darauf abzielen, weitere Charakterisierung des Netzes von Verbindungen aus dem olfaktorischen System zu LHRH Nervenzellen im Gehirn viele Strukturen, sagt Dulac. Auch die Forscher planen zu erkunden, wie Geruchs-und vomeronasal Neuronen arbeiten zusammen bei Mäusen zur Kontrolle der reproduktiven Verhalten.
Dulac sagte, dass die Ausweitung der Schlussfolgerungen aus ihren Untersuchungen an Mäusen für den Menschen ist "völlig spekulativ, aber äußerst interessant. Es gab viele Beobachtungen des Verhaltens beim Menschen legen nahe, dass wir reagieren auf Pheromone", sagte sie. "Zum Beispiel, es ist bekannt, dass Frauen, die leben in der Nähe Viertel haben tendenziell synchronisiert Menstruationszyklus Zyklen. Aber es war auch der Ansicht, dass Menschen müssten eine funktionale Vomeronasalorgan, um Sinn Pheromone - und es gibt keine Beweise für eine solche Orgel beim Menschen.
"Aber jetzt, da haben wir ein Geruchs-Schaltung, dass spielt eine Rolle bei der sexuellen Verhalten bei Nagern, diese von uns verlangt, zu überdenken, wie Säugetiere erkennen Pheromone. Es ist ziemlich verlockend zu spekulieren, dass möglicherweise gibt es eine solche Schaltung beim Menschen", sagt Dulac. "Wir müssen auch überdenken die vereinfachende Aufteilung der Olofaktion, in dem die wichtigsten olfaktorischen System regelt auf der Grundlage kognitiv Verhalten und die vomeronasal System regelt hart verdrahtet, Pheromon-Verhalten ausgelöst."
Jim Keeley
keeleyj@hhmi.org
Howard Hughes Medical Institute
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