Sexuálně dimorfní jádro - Sexually dimorphic nucleus

Viz také: Neurověda o pohlavních rozdílech
Sexuálně dimorfní jádro
Identifikátory
NeuroLex IDnlx_152051
Anatomické pojmy neuroanatomie

The sexuálně dimorfní jádro (SDN) je vejčitý, hustě nahromaděný shluk velkých buněk umístěných ve střední části preoptická oblast (POA) z hypotalamus o kterém se předpokládá, že s ním souvisí sexuální chování u zvířat.[1] Dosud bylo u všech zkoumaných druhů savců opakovaně zjištěno, že SDN je podstatně větší u mužů než u žen. Bylo zjištěno, že u lidí je objem SDN 2,2krát větší u mužů než u žen a obsahuje 2,1krát více buněk. Lidský SDN je u žen prodloužený a u mužů sférickější. Nebyly pozorovány žádné rozdíly v pohlaví v lidském SDN ani v hustotě buněk, ani ve středním průměru buněčných jader.[2] Objem a počet buněk lidského SDN se s věkem značně snižuje, i když pokles počtu buněk je specifický podle pohlaví i věku. U mužů bylo ve věku 50–60 let pozorováno podstatné snížení počtu buněk lidského SDN. Smrt buněk byla častější u žen než u mužů, zejména u osob starších 70 let. Počet buněk SDN u žen může klesnout na 10–15% počtu buněk nalezených v raném dětství.

SDN a jeho homology existují široce v lidských, savčích a některých dalších zvířecích mozcích, včetně:

  • třetí intersticiální jádro předního hypotalamu (INAH3 ) u lidí;
  • ovčí pohlavně dimorfní jádro (oSDN) v mediální preoptické oblasti / přední hypotalamus (MPOA / AH) u ovcí;[3]
  • sexuálně dimorfní jádro v preoptické oblasti (SDN-POA) u potkanů;
  • přední hypotalamické jádro (AHdc) u makaků;
  • specifická oblast v mediálním preoptickém jádru (POM) u křepelek; atd.[4][5]

Sexuálně dimorfní jádro v mediální preoptické oblasti

Vznik a organizace SDN v mediální preoptické oblasti

Rozdíly pohlaví v SDN způsobené expozicí testosteron (prenatální)

Objem SDN v mediální preoptické oblasti je modifikován hormony, mezi nimiž se ukázal být velmi důležitý testosteron. Větší objem mužských SDN koreluje s vyšší koncentrací hladiny testosteronu u plodu u mužů než u žen. Existují také důkazy, že testosteron působí během specifického prenatálního období na organizaci vývoje aromatáza -vyjadřující neurony do mužského SDN (testosteron se transformuje na estrogen aromatázou). Účinek testosteronu je také prokázán vlivem intrauterinní polohy plodu na morfologii SDN-POA. Studie prokázaly, že krysy samců, které byly gestovány mezi dvěma samci plodu (2M), mají 2krát větší objemy SDN-POA než krysy mezi dvěma samičími plody (2F). Současně bylo zjištěno, že hladiny testosteronu, stejně jako hladiny 17β-estradiolu (produktu testosteronu), jsou významně vyšší u mužů 2M než u mužů 2F v 21. dni těhotenství (testosteron lze přenést ze sousedních plodů mužů na cílové krysy). Důkazy však neukazují žádný vztah mezi objemem SDN a pozicí ženského plodu.[6][7]

Rozdíly pohlaví v objemu SDN způsobené apoptóza (postnatální)

Podle některých studií souvisí objemový rozdíl SDN mezi muži a ženami s apoptózou během raného vývoje po narození. U potkanů ​​je centrální rozdělení mediálního preoptického jádra (MPNc) důležitou složkou SDN-POA a důkazy ukázaly, že počet apoptotických buněk v MPNc je mezi ženami po porodu (PD) 7 a PD10 vyšší u žen než u mužů. V MPNc se ukázalo, že hladiny některých proteinů, které souvisejí s apoptózou, mají významný rozdíl mezi muži a ženami. Mezi takové proteiny patří Bcl-2 a Bax. Bcl-2 je antiapoptotický protein. Hladina Bcl-2 u samců potkanů ​​PD8 je mnohem vyšší než u samic potkanů ​​stejného věku, proto je počet apoptotických buněk MPNc u samců potkanů ​​PD8 mnohem nižší než u samic potkanů ​​PD8. Na druhé straně Bax, proapoptotický protein, vykazuje nižší hladinu u mužů PD8 než u žen PD8. Bylo také pozorováno, že počet aktivních buněk kaspázy-3-ir je vyšší u žen než u mužů, což naznačuje vyšší hladinu apoptózy u ženských MPNc.

Apoptóza se také vyskytuje v anteroventrálním periventrikulárním jádru (AVPV), které je také sexuálně dimorfní oblastí a nachází se v periventrikulární šedé oblasti v rostrálním extrému třetí komora. Na rozdíl od SDN-POA má AVPV větší velikost u žen než u mužů. Je dokázáno, že hladina Bcl-2 v AVPV je vyšší, zatímco hladina Bax je nižší u žen než u mužů, stejně jako u MPNc. Jak je naznačeno v těchto dvou případech, hraje apoptotická buněčná smrt rozhodující roli při tvorbě sexuálně dimorfního jádra a počet apoptotických buněk v SDN negativně koreluje s objemem SDN mezi různými pohlavími.[8]

Role SDN při kontrole mužského sexuálního chování

Mužské sexuální chování lze rozdělit do dvou fází: apetitivní fáze, která obsahuje velmi proměnlivou sekvenci chování, jako je přitahování a namlouvání, a konzumní fáze, během níž dochází k vysoce stereotypnímu kopulačnímu chování. Mediální preoptická oblast mozku je považována za kontrolu exprese obou mužů páření a mužské chutné sexuální chování. Bylo zjištěno, že velké léze SDN-POA vážně narušují kopulační chování u potkanů. Léze SDA pars compacta (a homolog SDN-POA) u pískomilů způsobují závažné narušení kopulačního chování u mužů. Kromě toho studie na mediálním preoptickém jádru (POM) (homolog mediálního preoptického jádra u potkanů) u křepelek ukázala, že aktivace mužského kopulačního chování vyžaduje aromatizace z androgen (testosteron) na estrogen (17β-estradiol). Stejně jako v SDN-POA jsou neurony exprese aromatázy specifickým markerem jaderné hranice POM u křepelek. Bylo zjištěno, že intenzita mužského kopulačního chování pozitivně koreluje s počtem neuronů exprese aromatázy v kaudální části POM.[4]

Chutné chování je také částečně kontrolováno mediální preoptickou oblastí, protože myši s vyřazením aromatázy vykazují deficity v sexuální motivaci. Chutné chování je však narušeno lézemi v rostrální části, nikoli kaudální částí mediální preoptické oblasti. Léze rostrální části mediální preoptické oblasti také snižují preferenci samců potkanů. Dále in vivo dialyzační experimenty ukázaly, že hladina extracelulární dopamin v mPOA se zvyšuje, jak postupují sekvence sexuální chuti. Zapojení mPOA do kontroly apetitivního sexuálního chování potvrzují také farmakologické manipulace dopaminergního systému v něm. U potkanů ​​mohou léze na mPOA eliminovat kopulační chování u mužů, ale mohou pouze snížit chutné chování, což naznačuje, že za pohlavně chutné chování jsou odpovědné i některé další části mozku, s výjimkou mPOA.[4]

Role SDN v preferenci sexuálních partnerů

Role SDN v preferencích mužského partnera

Výzkumy na ovčí pohlavně dimorfní jádro (oSDN) u ovcí ukazují, že objem oSDN se liší podle preference sexuálního partnera u ovcí samců (beranů). Bylo zjištěno, že homosexuální berani (zhruba 8% populace) mají oSDN, která jsou zhruba o polovinu menší než u heterosexuálních beranů.[3] V jedné studii provedené Roselli et al. Byli 4 heterosexuální berani a 9 homosexuální berani vystaveni 2 estrálním bahnicím a 2 beranům s jejich sexuálním chováním (koně a ejakulace ) se zaznamenává. Heterosexuální berani vykazovali u bahnic významně více kopií a ejakulací než u stimulačních beranů, zatímco homosexuální berani vykazovali opak. Pak řada sekcí mozku, včetně hypotalamu, temporální lalok a diencephalon tkáně, byly zobrazeny. Taky, hybridizace in situ bylo provedeno za účelem vyšetření úrovně exprese aromatázy cytochromu P450 v těchto částech mozku. Výsledky ukázaly, že objem oSDN u heterosexuálních beranů je přibližně dvakrát větší než u homosexuálních beranů. Počet neuronů v oSDN je významně větší u homosexuálních beranů než u heterosexuálních beranů, takže je to se střední délkou oSDN. Ale hustota neuronů je u obou druhů beranů podobná. Kromě toho aromatáza mRNA hladiny jsou také testovány, což ukazuje, že hladina aromatázové mRNA je významně vyšší u heterosexuálních beranů než u homosexuálních beranů.[3]

Jiné druhy mají podobné vztahy mezi sexuálními preferencemi a objemem SDN. Například INAH3 u lidí (homolog oSDN) je významně větší u heterosexuálních mužů než u homosexuálních mužů.

Poškození SDN a změny preferencí sexuálních partnerů u mužů

Bilaterální poškození SDN v mediální preoptické oblasti u mužů fretky způsobí změnu mužů z preferencí typických pro muže na preference typické pro ženy. Mužské fretky, které byly sexuálně zkušené a reagovaly na vůni ženského těla, se při léčbě bilaterálními lézemi na SDN změnily tak, aby reagovaly na vůni mužského těla. Je pravděpodobné, že SDN hraje důležitou roli při vedení k páření a úspěšné reprodukci.[9]

Role SDN v preferencích ženských partnerek

Ačkoli SDN do značné míry souvisí s preferencemi sexuálních partnerů u mužů, nevykazuje stejný vztah k preferencím partnerů u žen. Důkazy ukazují, že SDN v mediální preoptické oblasti není předpokladem pro vyjádření mužského typického sexuálního chování a preferencí sexuálních partnerů u žen. Jeden důkaz pochází ze studie o ženách Japonský makak, který běžně soud, mount (s pánevní tah ), soutěžit a dokonce preferovat určité ženské sexuální partnery před určitými muži. Součástí vyšetřovaného mozku je přední hypotalamické jádro (AHdc), homolog SDN-POA. Srovnání objemů jádra AHdc mezi makaky japonskými a makaky rhesus (blízce příbuznými sesterskými druhy makaků japonských) ukazuje, že neexistuje významný rozdíl mezi objemem AHdc u makaků typických pro muže a u makaků typických pro samice.[5]

Role SDN v lidské sexuální orientaci

V roce 1991 LeVay publikoval studii 41 pitev 16 heterosexuálních mužů, 19 homosexuálních mužů a 6 heterosexuálních žen, které byly zaměřeny na intersticiální jádra předního hypotalamu (INAH 1, 2, 3 a 4).[10] Ukázal, že mezi INAH 1, 2 a 4 těchto tří skupin nebyly žádné významné rozdíly, což již předchozí výzkum ukázal. INAH 3 byl však větší u heterosexuálních mužů ve srovnání s homosexuálními muži a heterosexuálními ženami. Tento výzkum spojil zavedenou sexuálně dimorfní oblast mozku s hetero- a homosexuálním chováním u mužů.

Pozdější studie zjistila, že velikost INAH3 homosexuálních mužů byla mezi velikostí heterosexuálních mužů a heterosexuálních žen. Rovněž určilo, že důvod, proč je INAH3 menší u homosexuálních mužů než u heterosexuálních mužů, je ten, že homosexuální muži mají vyšší hustotu neuronového balení (počet neuronů na kubický milimetr) v INAH3 než heterosexuální muži; není žádný rozdíl v počtu nebo průřezové ploše neurony v INAH3 homosexuálních versus heterosexuálních mužů. Bylo také zjištěno, že neexistuje žádný účinek infekce HIV na velikost INAH3, to znamená, že infekce HIV nemůže odpovídat za pozorovaný rozdíl v objemu INAH3 mezi homosexuálními a heterosexuálními muži.[11]

Tato zjištění jen částečně potvrzují LeVayovu hypotézu, že homosexuální muži mají „ženský hypotalamus“ - vzhledem k tomu, že hodnota INAH3 byla u homosexuálních mužů menší a střední velikosti mezi heterosexuálními muži a heterosexuálními ženami.[12] Kromě toho suprachiasmatické jádro (SCN) homosexuálních mužů je větší než SCN heterosexuálních mužů a žen; objem i počet neuronů SCN je u homosexuálních mužů dvakrát větší než u heterosexuálních mužů. Tyto oblasti hypotalamu dosud nebyly zkoumány u homosexuálních žen ani u bisexuálních mužů ani u žen. Stručně řečeno, někteří současníci vážně pochybují o LeVayově hypotéze, že homosexuální muži mají „ženský hypotalamus“ a že klíčovým mechanismem pro odlišení „mužského mozku od původně ženského mozku“ je epigenetický vliv testosteronu během prenatálního vývoje.[13][14]

Účinky proteinů a dalších molekul na SDN v mediální preoptické oblasti

NELL2

NELL2 je tkáňově specifický protein v nervovém systému. Obsahuje EGF (epidermální růstový faktor ) podobná repetiční doména a její genová exprese je regulována estrogenem. Je také známo, že NELL2 hraje neuroprotektivní roli u krys hipokampus neurony. Když je syntéza NELL2 blokována intracerebroventrikulární injekcí antisense (AS) NELL2 oligodeoxynukleotid (ODN) do mozků novorozených samců potkanů ​​(postnatální den 0-den 5), velikost SDN-POA je snížena. Jelikož objem SDN souvisí s hladinou testosteronu, je docela možné, že tento objem je nakonec způsoben neuroprotektivním účinkem estradiolu, který je produkován z testosteronu aromatázou. Výsledek, že blokování NELL2 zmenšuje velikost SDN-POA, tedy naznačuje, že má pravděpodobně neuroprotektivní účinek na SDN-POA.[15]

Somatostatin

Pohlavně specifická transkripce genu somatostatinu se shoduje se stanovením pohlavních rozdílů v SDN-POA. Bylo pozorováno, že mRNA somatostatinu se objevuje v SDN-POA jak u mužů, tak u žen. V postnatálním dni 8 až postnatálním dni 35 byla plocha buněk pozitivních na somatostatin mRNA významně větší u mužů než u žen, přičemž muži dosáhli maximální velikosti této oblasti v den 15 před snížením, zatímco ženy nevykazovaly žádné změny. Exprese mRNA somatostatinu nakonec nevykazuje žádný rozdíl mezi pohlavími. Je možné, že somatostatin souvisí s organizací SDN-POA závislou na estrogenu.[16]

Fenitrothion

Fenitrothion je druh organofosfát a může to ovlivnit vývoj rozmnožovací systém samců potkanů. Léčba fenitrothionem u samců potkanů ​​způsobuje regresi hmotnosti orgánů závislou na androgenu, protože fenitrothion je silný konkurenční androgenní receptor antagonista. Jeho účinek na SDN-POA je u samců potkanů ​​a samic potkanů ​​odlišný. U samců potkanů ​​prenatální expozice fenitrothionu významně zvyšuje objem SDN-POA; vzhledem k tomu, že u samic potkanů ​​prenatální expozice fenitrothionu významně snižuje objem SDN-POA. Jedním z možných vysvětlení je, že fenitrothion může změnit aktivitu aromatázy, která poté mění hladinu estrogenů, které převádí z androgenů, a nakonec mění objem SDN-POA.[17]

Diethylstilbestrol (DES)

Diethylstilbestrol (DES) je syntetický nesteroidní estrogen a byl široce používán k prevenci hrozícího potratu. DES má také vliv na vývoj reprodukčního systému. Nízká dávka DES vykazuje inhibiční účinek na plazmatickou koncentraci testosteronu u samců potkanů, zatímco podporuje zrání folikulů u samic potkanů. Byly provedeny experimenty, aby se zjistily účinky DES na objem SDN-POA. Je prokázáno, že léčba DES změnila objem SDN-POA u žen jeho zvýšením, což mělo za následek větší objem SDN než u neošetřených žen. Nízká dávka DES však nezměnila objem SDN-POA u samců potkanů.[18]

Morfium

Morfin může také měnit aktivity v oblastech sexuálně dimorfních mozků. Prenatální expozice morfinu zvyšuje kopulační chování u samců potkanů ​​a snižuje estrální chování u samic potkanů.[19]

Další sexuálně dimorfní oblasti v mozku

Ventromediální jádro hypotalamu (VMN) je již dlouho považováno za sexuálně dimorfní jádro. Je to důležitý region pro regulaci sexuálních reakcí u samic hlodavců. Neurony uvnitř VMN mají významnou funkční a strukturní plasticitu závislou na estrogenu. Synaptická organizace VMN je sexuálně dimorfní. Ženy mají více dendrit chemické synapse v rámci VMN, zatímco muži mají v této oblasti více somatických synapsí. Kromě toho je velikost postsynaptických hustot axospinózních a axosomatických synapsí sexuálně dimorfní, přičemž muži mají větší hustotu než ženy. Estrogen hraje důležitou roli při modulaci sexuálně dimorfní synaptické konektivity VMN. Hladiny estradiolu jsou u potkanů ​​proestru vysoké a u potkanů ​​diestru se vrátí k nízkým hladinám. Objem těl buněk v rámci VMN v proestrus krys a samců potkanů ​​je větší než diestrus krysy. Krysy proestru mají také významně vyšší hustotu synapsí u VMN než krysy diestru. Navíc, Kyselina gama-aminomáselná hraje roli ve vývoji VMN, jako je sexuální diferenciace.[20][21]

Reference

  1. ^ Swaab DF (2008). „Sexuální orientace a její základy ve struktuře a funkci mozku“. PNAS. 105 (30): 10273–10274. doi:10.1073 / pnas.0805542105. PMC  2492513. PMID  18653758.
  2. ^ Hofman, MA; D F Swaab (1989). „Sexuálně dimorfní jádro preoptické oblasti v lidském mozku: srovnávací morfometrická studie“. Anatomy Journal. 164: 55–72. PMC  1256598. PMID  2606795.
  3. ^ A b C Roselli C; Larkin k; Resko J; Stellflug J; Stormshak F (2004). „Objem sexuálně dimorfního jádra v mediální preoptické oblasti ovcí / přední hypotalamus se liší podle preference sexuálního partnera“. Endokrinologie. 145 (2): 478–483. doi:10.1210 / cs.2003-1098. PMID  14525915.
  4. ^ A b C Balthazart J, Ball G (2007). „Topografie v preoptické oblasti: Diferenciální regulace apetitivního a konzumního mužského sexuálního chování“. Frontiers in Neuroendocrinology. 28 (4): 161–178. doi:10.1016 / j.yfrne.2007.05.003. PMC  2100381. PMID  17624413.
  5. ^ A b Vasey P, Pfaus J (2005). „Sexuálně dimorfní hypotalamické jádro u druhu makaků s častým výskytem samice = samice a preferencí sexuálního partnera stejného pohlaví“. Behaviorální výzkum mozku. 157 (2): 265–272. doi:10.1016 / j.bbr.2004.07.005. PMID  15639177.
  6. ^ Pei M; Matsuda k; Sakamoto H; Kawata M (2006). „Intrauterinní blízkost k mužským plodům ovlivňuje morfologii sexuálně dimorfního jádra preoptické oblasti v mozku dospělého potkana“. European Journal of Neuroscience. 23 (5): 1234–1240. doi:10.1111 / j.1460-9568.2006.04661.x. PMID  16553785.
  7. ^ Roselli C, Stadelman H, Reeve R, Bishop C, Stormshak F (2007). „Ovčí sexuálně dimorfní jádro mediální preoptické oblasti je prenatálně organizováno testosteronem“. Endokrinologie. 148 (9): 4450–4457. doi:10.1210 / cs.2007-0454. PMID  17540718.
  8. ^ Tsukahara S, Kakeyama M, Toyofuku Y (2006). „Sexuální rozdíly v hladině rodinných proteinů Bcl-2 a aktivace kaspázy-3 v sexuálně dimorfních jádrech preoptické oblasti u postnatálních krys“. Journal of Neurobiology. 66 (13): 1411–1419. doi:10.1002 / neu.20276. PMID  17013925.
  9. ^ Alekseyenko O, Waters P, Zhou H, Baum M (2007). „Dvoustranné poškození sexuálně dimorfní mediální preoptické oblasti / předního hypotalamu mužských fretek způsobuje preference typické pro ženy a hypotalamickou reakci Fos na mužské tělesné pachy“. Fyziologie a chování. 90 (2–3): 438–449. doi:10.1016 / j.physbeh.2006.10.005. PMC  2265004. PMID  17118411.
  10. ^ LeVay S (1991). „Rozdíl v hypotalamické struktuře mezi heterosexuálními a homosexuálními muži“. Věda. 253 (5023): 1034–1037. doi:10.1126 / science.1887219. PMID  1887219.
  11. ^ Byne W; Lasco MS; Kemether E; Shinwari A; Edgar MA; Morgello S; Jones LB; Tobet S. (21. února 2000). „Intersticiální jádra předního hypotalamu člověka: zkoumání sexuálních variací v objemu a velikosti, počtu a hustotě buněk“. Brain Res. 856 (1–2): 254–8. doi:10.1016 / S0006-8993 (99) 02458-0. ISSN  0006-8993. PMID  10677635.
  12. ^ Aldo Poiani (19. srpna 2010). Homosexualita zvířat: biosociální perspektiva (ilustrované vydání). Cambridge University Press, 2010. str. 212–3. ISBN  978-0521196758.
  13. ^ http://www.hiim.unizg.hr/images/knjiga/CNS41.pdf - Judaš, M., Kostović, I., The Fundamentals of Neuroscience, ch. 41, Neurobiologie emocí a sexuality, str. 408 (v chorvatštině)
  14. ^ Swaab, D.F .; Gooren, L.J.G .; Hofman, M.A. (1992). „Pohlaví a sexuální orientace ve vztahu k hypotalamickým strukturám“. Horm Res. 38 Suppl 2 (2): 51–61. doi:10.1159/000182597. hdl:20.500.11755 / 7cb8b769-4329-407a-b0ee-13e011017f68. PMID  1292983.
  15. ^ Ellis S, Mouihate A, Pittman Q (2006). "Neuroendokrinní programování a sexuální diferenciace". Frontiers in Neuroendocrinology. 27: 95–99. doi:10.1016 / j.yfrne.2006.03.217.
  16. ^ Chitose O, Yasuhiko K, Sakuma Y (2007). „Přechodná transkripce somatostatinového genu v době organizace závislé na estrogenu sexuálně dimorfního jádra preoptické oblasti krysy“. Endokrinologie. 148 (3): 1144–1149. doi:10.1210 / en.2006-1214. PMID  17138650.
  17. ^ Struve M, Turner K, Dorman D (2007). „Předběžné vyšetřování změn v sexuálně dimorfním jádru krysí mediální preoptické oblasti po prenatální expozici fenitrothionu“. Journal of Applied Toxicology. 27 (6): 631–636. doi:10.1002 / jat.1267. PMID  17582585.
  18. ^ Yamamoto M, Shirai M, Tamura A, Kobayashi T, Kohara S, Murakami M, Arishima K (2005). „Účinky expozice matky nízké dávce diethylstilbestrolu na objem pohlavního dimorfního jádra a mužský reprodukční systém u potomků krys“. The Journal of Toxicological Sciences. 30 (1): 7–18. doi:10.2131 / jts.30.7. PMID  15800398.
  19. ^ Slamberova R, Vathy I, Hnatczuk O (2004). „Exprese proopiomelanokortinu a proenkefalinu mRNA v sexuálně dimorfních oblastech mozku se u dospělých samců a samic potkanů ​​léčených prenatálně morfinem mění“. Journal of Applied Toxicology. 63 (5): 399–408. doi:10.1111 / j.1399-3011.2004.00134.x. PMID  15140157.
  20. ^ Susana I, Dulce Madeira M (2005). „Estrogen moduluje sexuálně dimorfní synaptickou konektivitu ventromediálního jádra“. The Journal of Comparative Neurology. 484 (1): 68–79. doi:10.1002 / kne.20451. PMID  15717306.
  21. ^ Zhou J, Pfaff D, Chen G (2005). „Pohlaví Rozdíly v estrogenní regulaci aktivity neuronů v neonatálních kulturách ventromediálního jádra hypotalamu“. PNAS. 102 (41): 14907–14912. doi:10.1073 / pnas.0507440102. PMC  1253608. PMID  16204378.