生殖减压,尽在一“吻”

尽管在英文中“kiss”是亲吻的意思,但kiss基因可不是一个调节吻技水平或者促进你的接吻意愿的基因。这个令人兴致盎然的基因名,也许和它的发源地关系更密切些——kiss基因最初在宾夕法尼亚州赫尔希镇(Hershey)被发现。而这个小镇最有名的特产,是它们:

“接吻基因”可能得名于巧克力

“接吻基因”可能得名于巧克力

不过,kiss的发现所带来的影响力渊源超过这小巧的巧克力。近年来在脊椎动物中的研究表明,kiss基因其实是一个生殖调控系统的核心成员,既能直接对下丘脑GnRH神经元(分泌促性腺激素释放激素)进行刺激从而启动青春期发育,也能接收到来自血液性激素水平的信号,对GnRH的表达进行反馈调节。

然而,kiss基因的功能还不止于此:莫纳什大学马来西亚分校的伊什沃尔·帕哈尔(Ishwar S. Parhar)教授和同事发现,斑马鱼的kiss1基因具有降低恐惧、减少焦虑的作用,研究结果发表在最新一期的《美国科学院院报》(PNAS)上。

斑马鱼(Danio rerio)是一种常见的热带鱼,成鱼的体长约3-4cm,因为其体侧有条纹而得名,是一种观赏鱼。由于斑马鱼个体小、饲养方便、能大规模繁育、遗传背景清晰、胚胎个体较大且透明等一系列的优点,在科研上也得到广泛应用,是硬骨鱼类研究领域的“明星鱼类”。目前,与斑马鱼相关的实验技术和国际交流平台如雨后春笋般涌现,其基因组数据也已被开发得非常完善。

斑马鱼的kiss基因存在两种亚型,被分别命名为kiss1和kiss2。其中kiss1神经元多处于脑区的腹侧缰核——在进化上,这个区域常常与恐惧、焦虑等情绪相关。因此,帕哈尔猜测斑马鱼的kiss1基因除了具有生殖相关的功能之外,还与压力调节相关。有人或许会问:鱼也会有压力吗?其实,在面对生存压力和外界不利环境时,产生恐惧或是焦躁不安,都是非常原始的一类情绪,脊椎动物的各个类群都有这样的情绪体现。

帕哈尔设计了两个实验来对斑马鱼的压力反应进行测试:其一是新鱼缸潜水实验——当斑马鱼被放入一个新的鱼缸时,如果产生焦虑,其具体表现将是只在池底区域活动,避开水面上层;另一个实验则是警报物质刺激实验。所谓“警报物质”是在鱼的上皮细胞受到损伤时分泌的,对鱼体起到警示作用的化学物质,其成分尚不清楚。研究人员对非受试鱼进行刺激,收集其产生的警报物质,再用于受试鱼模拟警报信号。一旦斑马鱼接受警报物质的刺激,其产生的恐惧将表现为无规律的乱游或是一动不动。

帕哈尔教授设计了Kiss1神经肽颅内注射组和蒸馏水注射组来进行对比实验,结果发现在搬入新鱼缸4小时后,注射了Kiss1的斑马鱼显示出了更强的活动能力,也即更少的焦虑表现;而在进行警报刺激实验时,注射了Kiss1的斑马鱼发生的恐惧行为也远远低于对照组。

但是,这些结果都是基于外源性的Kiss1而得到的,斑马鱼体内自身的Kiss1又是否有类似的功效呢?帕哈尔教授将Kiss1与皂草素(一种核糖体灭活蛋白)结合在一起后进行注射,由于Kiss1神经肽会主动寻找其“好基友”——Kiss1受体——所在的神经元,导致心怀叵测的皂草素得以破坏该神经元内核糖体的活性,从而特异性地在斑马鱼体内阻断了Kiss1受体的表达,也即阻断了Kiss1在生殖方面的大部分下游反应,提高了Kiss1在应对压力这个过程中发挥的作用。结果显示,在进行警报刺激后,阻断组的斑马鱼显现出了更低的恐惧反应,也进一步从内源性Kiss1的角度证明了帕哈尔教授的结论——斑马鱼kiss1基因可能具有降低恐惧、减轻焦虑的作用。

值得一提的是,kiss基因最开始其实是作为一种黑色素瘤代谢抑制基因被发现的,后来人们发现其在生殖系统中起到重要的作用,而到了今天帕哈尔教授的研究结论又提示我们,kiss基因在压力调节中扮演的角色也同样不可忽视。这轻轻的一个“吻”,已经打动无数科学家的心。或许这就是生物学研究的魅力所在——每当我们解开一个谜团之后,却发现更多的未解之谜还在前方,引领我们走向更广阔的未来。

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