Идентифицированы функции двух классов рецепторов феромонов у мышей

Исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрс определили функции двух классов рецепторов феромонов и обнаружили феромоны, критически важные для запуска процесса спаривания у мышей.

Один класс рецепторов помогает самцу мыши обнаруживать феромоны, указывающие на присутствие самки. Другой класс рецепторов позволяет ему определить, овулирует ли самка и готова ли к спариванию. Оба набора феромонов критически важны для запуска спаривания. Исследователи полагают, что мыши развили эту систему в ходе эволюции для максимизации шансов на репродуктивный успех.

"Интересно, что феромон, который сообщает другим мышам, что «я самка», или тот, что говорит «у меня овуляция», сами по себе мало что делают, — говорит руководитель исследования Рон Ю, доктор философии. — Но когда их предъявляют вместе, самцы мышей проявляют большой интерес к ухаживанию и спариванию с самкой".

Результаты, опубликованные 29 июля в журнале eLife, дают новое представление о том, как мозг млекопитающих обрабатывает сенсорную информацию (например, феромоны), чтобы вызвать брачное поведение. Поскольку мозг мышей и человека работает схожим образом, эти выводы также могут углубить понимание врожденного поведения у людей — такого как зрение, обоняние и сексуальное возбуждение, которые "даются от природы" и не требуют обучения.

Феромоны — химические сигналы, стимулирующие социальные реакции у других особей того же вида — запускают многие из этих врожденных форм поведения. Эти химические сигналы могут сообщать животному о приближении подходящего партнера и активировать выброс гормонов, побуждающих к спариванию. У млекопитающих феромоны обнаруживает вомероназальный орган, расположенный между нёбом и носом.

У людей больше нет функциональной вомероназальной системы, но механизмы, контролирующие наше врожденное поведение, схожи с таковыми у других млекопитающих. Например, взгляд на привлекательного представителя противоположного пола может стимулировать гормональные изменения у людей, ведущие к сексуальному возбуждению. Изучение вомероназальной системы мыши дает информацию о том, как мозг связывает такие сенсорные сигналы с эндокринными изменениями и поведением.

Вомероназальный орган мыши содержит более 300 различных рецепторов, но лишь для немногих из них были определены обнаруживаемые феромоны. Пары "феромон-рецептор" было сложно идентифицировать, потому что организм выделяет феромоны лишь в малых количествах.

"За последнее десятилетие исследования на насекомых позволили идентифицировать феромоны, их рецепторы и даже некоторые нейронные пути, контролирующие ухаживание, — отмечает Ю. — Но у млекопитающих мы знали очень мало. Частично причина в том, что мы почти ничего не знаем о том, что представляют собой феромоны млекопитающих и какие рецепторы их распознают".

В попытке найти больше таких пар Ю и его коллеги взяли образцы тканей из вомероназального органа мышей и искали клетки, реагирующие на мочу самок. С помощью современного Центра лабораторных животных и ресурсов центров молекулярной биологии, микроскопии и протеомики Института команда разработала новый подход с использованием кальциевой визуализации для анализа клеток и выделения рецепторов феромонов.

"Поскольку каждый вомероназальный нейрон экспрессирует только один тип рецептора, мы смогли изолировать клетки и выяснить, какие рецепторы они экспрессируют, — объясняет Ю. — Этим подходом мы обошли необходимость знать феромоны, чтобы понять функцию рецепторов. Затем мы использовали рецепторы, чтобы выяснить, какая фракция мочи содержит активные феромоны. Таким образом, технически мы решили проблему, которая долгое время ставила в тупик эту область исследований".

Исследователи идентифицировали две ранее неизвестные пары "феромон-рецептор". Их результаты предполагают два пути обработки мозгом сенсорной информации для запуска спаривания и открывают дверь для открытия нейронных путей, активирующих врожденное поведение у млекопитающих. Ю и его коллеги планируют продолжить исследования, чтобы идентифицировать другие феромоны и рецепторы, а также картировать нейронные цепи, передающие информацию от вомероназального органа в мозг.

"Следующие шаги помогут нам понять, как мозг млекопитающих интегрирует множество фрагментов информации для принятия критически важных решений в их жизни", — говорит ведущий автор исследования Сачико Хага-Яманака, доктор философии.