Nature：哈佛科学家解开“性福”密码

公众号新闻

2024-07-03 23:07

Bringing medical advances from the lab to the clinic

关键词：Krause小体；性行为；感觉神经；机械振动感受器；生殖器官；Nature

性行为是生物体繁衍生息的基本生理过程，其复杂性受到多种生物学因素的影响，包括神经系统的调控、激素水平的变化以及感觉输入的整合。在人类和动物中，性行为不仅涉及到生殖的成功，还与情感联系、社会互动以及个体健康紧密相关。

性行为对于人类尤为特殊，除了繁衍后代，性愉悦更是增强伴侣感情、提高幸福感、以及释放压力和增强健康的重要方式。

也由此，不管是大众还是科学家，对于探索性的秘密、寻找提高性福的密码从未间断；深入理解性行为的调控机制，对于揭示生殖健康和性功能障碍的科学原理都具有重要意义。

性器官作为性行为的主要执行器官，其内部分布着丰富的神经末梢，能够对各种性刺激做出反应。在19世纪，Wilhelm Krause首次描述了位于人类生殖器官及其他粘膜皮肤组织中的特化感觉小体，即后来被称为Krause小体的结构。这些小体在形态上具有独特的特征，如在阴茎和阴蒂中观察到的球状或圆柱状结构，它们含有卷曲的轴突，被认为可能与性感觉的传递有关。

然而，一个多世纪以来，Krause小体的生理功能和它们在性行为中的作用一直未被充分阐明。

近年来，随着神经科学和分子生物学技术的发展，特别是遗传学工具的应用，科学家们开始重新审视这些特化感觉结构，并探索它们在性行为中的作用。

2024年6月19日，美国哈佛医学院神经生物学系的David D. Ginty等研究学者在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为 Krause corpuscles are genital vibrotactile sensors for sexual behaviours 的研究论文【1】。本研究通过现代生物学技术，深入研究Krause小体的解剖学和生理学特性，以及它们如何参与调控性行为，旨在为性健康和生殖医学领域提供新的见解和潜在的治疗靶点。

研究表明，Krause小体在小鼠阴蒂中的密度远高于阴茎，其传入神经作为A纤维快速适应的低阈值机械感受器，对40-80 Hz的机械振动极为敏感。光遗传学激活这些感受器能引发雄性小鼠阴茎勃起和雌性小鼠阴道收缩，而Krause小体的缺失则会导致雄性小鼠交配行为受损，雌性小鼠性接受性降低。

本研究不仅为理解性行为的神经生物学基础提供了新的视角，而且可能对性功能障碍的诊断和治疗产生重要影响。

研究设计

🔷 解剖学和组织学分析：

通过染色技术对小鼠的生殖器官进行切片，使用神经纤维200（NF200）和S100染色来可视化感觉轴突和末端Schwann细胞，从而评估Krause小体的分布和密度。

🔷 遗传学工具：

利用小鼠遗传工具，如TrkBcreER和RetcreER等，对Krause小体的感觉神经元进行标记，实现对这些神经元的深入形态学分析、定向生理记录和功能研究。

🔷 电生理学实验：

开展活体电生理实验，使用多电极阵列（MEA）记录技术，对L6背根神经节（DRG）神经元进行记录，以确定Krause小体传入神经的生理特性。

🔷 光遗传学激活：

利用光遗传学技术，通过特定波长的光刺激来激活表达视蛋白的Krause小体传入神经，从而观察这些神经的活动对性行为的影响。

🔷 钙成像实验：

在活体条件下，通过钙成像技术监测Krause小体传入神经的活动，以响应生殖器官的机械刺激。

🔷 基因敲除实验：

通过基因敲除技术（如TrkBcKO小鼠模型），研究Krause小体缺失对性行为的影响。

🔷 行为学测试：

对小鼠进行性行为测试，包括对雄性小鼠的勃起反应和雌性小鼠的阴道收缩反应的观察，以及对交配行为的详细分析。

研究主要结果

🔷 Krause小体的分布和密度：

研究发现，在小鼠的生殖器官中，尤其是阴蒂，Krause小体的分布密度远高于阴茎。

这表明阴蒂对于性刺激可能更为敏感。

🔷 生理特性：

Krause小体的传入神经被确定为A纤维快速适应的低阈值机械感受器，它们对动态轻触和特定频率（40-80 Hz）的机械振动表现出高度敏感性。

🔷 光遗传学激活效应：

通过光遗传学技术激活Krause小体传入神经，可以在雄性小鼠中引发阴茎勃起，在雌性小鼠中引发阴道收缩，证实了这些神经在性反射中的作用。

🔷 基因敲除影响：

在Krause小体被遗传性敲除（TrkBcKO）的小鼠中，观察到性行为受损。雄性小鼠在插入和射精行为上表现出障碍，而雌性小鼠的性接受性降低。

🔷 性行为测试：

在自然行为测试中，TrkBcKO雄性小鼠显示出对性伴侣探索和嗅探的时间与对照组相似，但插入行为的持续时间缩短，开始插入的延迟增加，整体插入时间减少，且在连续试验中插入间隔增加，表明感觉反馈异常。此外，与对照组相比，更少的TrkBcKO雄性小鼠在75分钟实现射精。在雌性小鼠中，缺乏Krause小体也导致了性接受性行为的显著降低。

🔷 电生理和钙成像数据：

通过电生理记录和钙成像实验，研究者能够详细描述Krause小体传入神经对机械刺激和振动的反应特性，包括它们的快速适应性和对低机械力的敏感性。

🔷 中央投射模式：

研究还观察了Krause小体传入神经在脊髓中的终端模式，发现它们在脊髓的背侧灰质联合区（DGC）有独特的终端分布。

这些实验结果揭示了Krause小体在性行为中的重要作用，并为理解性感觉和性功能障碍提供了新的生物学见解。

图1. Krause小体在雄性和雌性小鼠生殖器官中的分布

图2. Krause小体由TrkB+和Ret+传入神经内联，且在性别二态的终端场中

图3. Krause小体传入神经投射到背内侧脊髓

图4. TrkB+和Ret+ Krause小体传入神经是快速传导、低阈值的机械振动感受器

图5. Krause小体介导正常的性行为

编者按：

临床意义：

本研究深入探讨了Krause小体在性行为中的作用，其发现不仅为性功能障碍的治疗提供了新的生物学靶点，还为性健康和生殖医学领域带来了潜在的应用前景。研究结果强调了性别在性行为和性感觉中的差异性，为性别二态性研究开辟了新路径。

在男性，Krause小体分布于阴茎，龟头是最集中的部位之一；
在女性，Krause小体主要分布于阴蒂，且在阴蒂分布密度远高于阴茎；
Krause小体受到刺激时会触发男性阴茎勃起或女性阴道收缩；
Krause小体对动态轻触和特定频率的机械振动高度敏感，并能增强性接受度。

科研启发：

Krause小体的功能研究促进了对神经科学与感觉生理学更深层次的理解，为疾病模型建立和药物测试提供了新的实验平台。

同时，这一研究还激发了跨学科合作，推动了性教育和性心理健康的发展，并为未来技术创新，如性功能障碍治疗装置的开发，提供了灵感。

总而言之，这项工作不仅增进了我们对性行为神经基础的认识，也为临床治疗和科研探索带来了广泛而深远的影响。

期待更多类似高质量研究，给患者带来更优的临床诊疗策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07528-4

声明：

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作者：Amber Wang；助理：ChatGPT；编辑：Jessica。

美国Healsan Consulting(恒祥咨询)，专长于Healsan医学大数据分析（Healsan™）、及基于大数据的Hanson临床科研培训（HansonCR™）和医学编辑服务（MedEditing™）。主要为医生科学家、生物制药公司和医院科研处等提供分析和报告，成为诸多机构的“临床科研外挂”。