Sexuálně dimorfní jádro (SDN), které podle některých výzkumů souvisí se sexuálním chováním, je shluk buněk nacházejících se v preoptické oblasti hypotalamu mozku. Objem SDN je u mužů výrazně větší (přibližně dvojnásobný) než u žen, což je způsobeno především větším počtem buněk a jejich větší velikostí, nikoliv hustotou buněk v mužském SDN. SDN a jeho homology se široce vyskytují v mozku člověka, savců a některých dalších zvířat, včetně třetího intersticiálního jádra předního hypotalamu (INAH3) u člověka, ovčího sexuálně dimorfního jádra (oSDN) v mediální preoptické oblasti/předním hypotalamu (MPOA/AH) u ovcí, 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..
Sexuálně dimorfní jádro v mediální preoptické oblasti
Tvorba a organizace SDN v mediální preoptické oblasti
Pohlavní rozdíly v SDN způsobené expozicí testosteronu (prenatálně)
Objem SDN v mediální preoptické oblasti je modifikován hormony, mezi nimiž má prokazatelně velký význam testosteron. Větší objem SDN u mužů souvisí s vyšší koncentrací hladiny testosteronu v plodu u mužů než u žen. Existují také důkazy, že testosteron působí během specifického prenatálního období na organizaci vývoje neuronů exprimujících aromatázu do mužsky typické SDN (testosteron se transformuje na estrogen pomocí aromatázy). Vliv testosteronu se projevuje také vlivem intrauterinní polohy plodu na morfologii SDN-POA. Studie prokázaly, že samci potkanů, kteří byli březí mezi dvěma samčími plody (2M), mají 2krát větší objem SDN-POA než samci březí mezi dvěma samičími plody (2F). Současně bylo zjištěno, že hladiny testosteronu, stejně jako hladiny 17β-estradiolu (produktu testosteronu), byly 21. den březosti u samců 2M významně větší než u samců 2F (testosteron může být přenášen ze sousedních samčích plodů na cílové potkany). Důkazy však neprokázaly žádný vztah mezi objemem SDN a polohou plodu samic.
Rozdíly mezi pohlavími v objemu SDN způsobené apoptózou (postnatálně)
Podle některých studií souvisí rozdíl v objemu SDN mezi muži a ženami s apoptózou během raného vývoje po narození. U potkanů je centrální dělení mediálního preoptického jádra (MPNc) důležitou součástí SDN-POA a důkazy ukázaly, že počet apoptotických buněk v MPNc je mezi 7. postnatálním dnem (PD) a PD10 větší u samic než u samců. Ukázalo se, že v MPNc se hladiny některých proteinů, které souvisejí s apoptózou, mezi samci a samicemi významně liší. Mezi tyto 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 u samců PD8 nižší hladinu než u samic PD8. Také počet aktivních buněk kaspázy-3-ir byl pozorován vyšší u samic než u samců, což ukazuje na vyšší úroveň apoptózy u samic MPNc.
K apoptóze dochází také v anteroventrálním periventrikulárním jádru (AVPV), které je rovněž pohlavně dimorfní a nachází se v periventrikulární šedé zóně na rostrálním konci třetí komory. Na rozdíl od SDN-POA má AVPV větší velikost u žen než u mužů. Je prokázáno, že hladina Bcl-2 v AVPV je vyšší, zatímco hladina Bax je nižší u žen než u mužů, stejně jako je tomu naopak u MPNc. Jak bylo naznačeno v těchto dvou případech, apoptotická buněčná smrt hraje rozhodující roli při vzniku pohlavně dimorfního jádra a počet apoptotických buněk v SDN negativně koreluje s objemem SDN mezi různými pohlavími.
Úloha SDN při kontrole sexuálního chování mužů
Apetitivní chování je také částečně řízeno mediální preoptickou oblastí, protože myši s vyřazenou aromatázou vykazují deficity v sexuální motivaci. Apetitivní chování je však narušeno spíše lézemi v rostrální než kaudální části mediální preoptické oblasti. Léze rostrální části mediální preoptické oblasti také snižují preferenci samic u potkaních samců. Kromě toho experimenty s dialýzou in vivo ukázaly, že hladina extracelulárního dopaminu v mPOA se zvyšuje s postupem sexuálních apetitivních sekvencí. zapojení mPOA do kontroly apetitivního sexuálního chování potvrzují také farmakologické manipulace s dopaminergním systémem v něm. U potkanů mohou léze mPOA eliminovat kopulační chování samců, ale mohou pouze snížit apetitivní chování, což naznačuje, že za sexuálně apetitivní chování jsou kromě mPOA zodpovědné i některé další části mozku.
Úloha SDN v preferenci sexuálních partnerů
Úloha SDN v preferenci mužských partnerů
Výzkumy ovčího sexuálně dimorfního jádra (oSDN) u ovcí ukazují, že objem oSDN se u beranů liší v závislosti na preferenci sexuálního partnera (objem SDN u beranů orientovaných na samce je větší než u beranů orientovaných na samice). V přírodě dává asi 8 % beranů přednost partnerům samčího pohlaví před partnerkami samičího pohlaví (berani orientovaní na samce). V jedné studii provedené Rosellim a kol. byli 4 berani orientovaní na samice a 9 beranů orientovaných na samce vystaveni 2 říjným bahnicím a 2 beranům, přičemž bylo zaznamenáváno jejich sexuální chování (nasedání a ejakulace). Berani orientovaní na samice vykazovali výrazně více spojení a ejakulací s bahnicemi než se stimulujícími berany, zatímco berani orientovaní na samce vykazovali opak. Poté byly zobrazeny série mozkových řezů, včetně tkání hypotalamu, spánkového laloku a diencefala. Rovněž byla provedena hybridizace in situ, aby se zjistila úroveň exprese cytochromu P450 aromatázy v těchto mozkových řezech. Výsledky ukázaly, že objem oSDN u beranů orientovaných na samce je přibližně 2krát větší než u beranů orientovaných na samice. Počet neuronů v oSDN je u samecky orientovaných beranů významně větší než u beranů orientovaných na samice, tak je to i se střední délkou oSDN. Hustota neuronů je však u obou druhů beranů podobná. Kromě toho jsou testovány také hladiny mRNA aromatázy, které ukazují, že hladina mRNA aromatázy je významně vyšší u beranů orientovaných na samice než u beranů orientovaných na samce.
Podobné vztahy mezi sexuálními preferencemi a objemem SDN jsou i u jiných druhů. Například INAH3 u lidí (homolog oSDN) je výrazně větší u heterosexuálních mužů než u homosexuálních.
Poškození SDN a změny preferencí sexuálních partnerů u mužů
Bilaterální poškození SDN v mediální preoptické oblasti u samců fretek způsobuje změnu preferencí samců z typických pro samce na typické pro samice. Samci fretek, kteří byli sexuálně zkušení a reagovali na samičí tělesný pach, se po ošetření bilaterální lézí SDN změní na reakci na samčí tělesný pach. Je pravděpodobné, že SDN hraje důležitou roli při vedení k páření a úspěšné reprodukci.
Úloha SDN v preferenci partnerek
Ačkoli SDN má velký vztah k preferencím sexuálních partnerů u mužů, nevykazuje stejný vztah k preferencím partnerů u žen. Důkazy ukazují, že SDN v mediální preoptické oblasti není předpokladem pro vyjádření sexuálního chování typického pro muže a preferencí sexuálních partnerů u žen. Jeden z důkazů pochází ze studie na samicích makaka japonského, které se běžně dvoří, nasedají (s pánevním tlakem), soutěží o určité samice a dokonce preferují určité sexuální partnery před určitými samci. Zkoumanou částí mozku je přední hypotalamické jádro (AHdc), homolog SDN-POA. Srovnání objemu jádra AHdc mezi makakem japonským a makakem rhesus (blízce příbuzný sesterský druh makaka japonského) ukazuje, že mezi objemem AHdc u více samců a u samic makaků není žádný významný rozdíl.
Vliv proteinů a dalších molekul na SDN v mediální preoptické oblasti
NELL2 je tkáňově specifický protein v nervovém systému. Obsahuje opakovanou doménu podobnou EGF (epidermálnímu růstovému faktoru) a jeho genová exprese je regulována estrogenem. Je také známo, že NELL2 hraje neuroprotektivní roli neuronů hipokampu potkana. Když je syntéza NELL2 blokována intracerebroventrikulární injekcí antisense (AS) oligodeoxynukleotidu (ODN) NELL2 do mozku neonatálních potkaních samců (postnatální den0-den5), velikost SDN-POA se sníží. Jelikož objem SDN souvisí s hladinou testosteronu, je docela možné, že se nakonec zvětšuje díky neuroprotektivnímu účinku estradiolu, který vzniká z testosteronu působením aromatázy. Výsledek, že blokáda NELL2 snižuje velikost SDN-POA, tedy naznačuje, že má pravděpodobně neuroprotektivní účinek na SDN-POA.
Pohlavně specifická transkripce somatostatinového genu se shoduje se vznikem pohlavních rozdílů u SDN-POA. Bylo zjištěno, že somatostatinová mRNA se objevuje v SDN-POA samců i samic. V postnatální den 8 až postnatální den 35 byla plocha somatostatin mRNA pozitivních buněk výrazně větší u samců než u samic, přičemž samci dosáhli maximální velikosti této plochy 15. den před poklesem, zatímco samice nevykazují žádné změny. Nakonec exprese somatostatinové mRNA nevykazuje žádný rozdíl mezi pohlavími. Je možné, že somatostatin souvisí s estrogenně závislou organizací SDN-POA.
Fenitrothion je druh organofosfátu a může ovlivnit vývoj reprodukčního systému potkaních samců. Ošetření samců potkanů fenitrotionem způsobuje regresi hmotnosti orgánů závislých na androgenech, protože fenitrotion je silný kompetitivní antagonista androgenních receptorů. Jeho účinek na SDN-POA se liší mezi samci potkanů a samicemi potkanů. U potkaních samců způsobuje prenatální expozice fenitrotionu významné zvětšení objemu SDN-POA, zatímco u potkaních samic způsobuje prenatální expozice fenitrotionu významné zmenšení objemu SDN-POA. Jedním z možných vysvětlení je, že fenitrotion může měnit aktivitu aromatázy, která pak mění hladinu estrogenů přeměněných z androgenů a nakonec mění objem SDN-POA.
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 u samic potkanů podporuje folikulární zrání. Byly provedeny pokusy, jejichž cílem bylo zjistit vliv DES na objem SDN-POA. Ukázalo se, že léčba DES změnila objem SDN-POA u samic jeho zvětšením, což vedlo k většímu objemu SDN než u kontrolovaných samic. Nízká dávka DES však nezměnila objem SDN-POA u samců potkanů.
Morfin může také měnit aktivity v pohlavně dimorfních oblastech mozku. Prenatální expozice morfinu zvyšuje kopulační chování u potkaních samců, zatímco u potkaních samic snižuje estrální chování.
Další pohlavně dimorfní oblasti v mozku
Ventromediální jádro hypotalamu (VMN) bylo dlouho považováno za pohlavně dimorfní jádro. Je to důležitá oblast pro regulaci sexuálních reakcí u samic hlodavců. Neurony ve VMN mají významnou funkční a strukturální plasticitu závislou na estrogenech. Synaptická organizace VMN je sexuálně dimorfní. Samice mají v rámci VMN více dendritických chemických synapsí, zatímco samci mají v této oblasti více somatických synapsí. Kromě toho je velikost postsynaptické hustoty axospinálních a axosomatických synapsí sexuálně dimorfní, přičemž samci mají větší hustotu než samice. Estrogen hraje důležitou roli v modulaci sexuálně dimorfní synaptické konektivity VMN. Hladiny estradiolu jsou vysoké u potkanů v proestru a vracejí se k nízkým hladinám u potkanů v diestru. Objem buněčných tělísek ve VMN je u potkanů s estrálním cyklem a samců potkanů větší než u potkanů s estrálním cyklem. Také proestruální potkani mají výrazně vyšší hustotu synapsí ve VMN než diestrální potkani. Kyselina gama-aminomáselná navíc hraje roli ve vývoji VMN, například v sexuální diferenciaci.
Journal of Anatomy.
BrainInfo.