Sexuálně dimorfní jádro (SDN), které je některými výzkumy považováno za příbuzné sexuálnímu chování, je shluk buněk umístěný v preoptické oblasti hypotalamu mozku. Objem SDN je výrazně větší (asi dvakrát) u mužů než u žen, což je způsobeno především větším počtem buněk a větší velikostí buněk, spíše než hustotou buněk u samců SDN. SDN a jeho homology se široce vyskytují v lidských, savčích a některých dalších zvířecích mozcích, včetně třetího intersticiálního jádra předního hypotalamu (INAH3) u lidí, pohlavně dimorfního jádra ovcí (oSDN) ve střední preoptické oblasti/předním hypotalamu (MPOA/AH) u ovcí, pohlavně dimorfní jádro v preoptické oblasti (SDN-POA) u potkanů, přední hypotalamické jádro (AHdc) u makaků, specifická oblast ve středním preoptickém jádru (POM) u křepelek atd..
Sexuálně dimorfické jádro v preoptické oblasti mediánu
Vznik a organizace SDN ve střední preoptické oblasti
Sexuální rozdíly v SDN způsobené expozicí testosteronu (prenatální)
Objem SDN ve střední preoptické oblasti je modifikován hormony, mezi nimiž je testosteron prokazatelně velmi důležitý. Větší objem samčího SDN koreluje s vyšší koncentrací hladiny testosteronu v plodu u samců než u samic. Existují také důkazy, že testosteron působí během specifického prenatálního období tak, že organizuje vývoj neuronů exprimujících aromatázu do samčího typického SDN (testosteron je aromatázou transformován na estrogen). Vliv testosteronu se odráží také v vlivu intrauterinní pozice plodu na morfologii SDN-POA. Studie prokázaly, že samci potkanů, kteří byli gestováni mezi dvěma samčími plody (2M), mají 2x větší objem SDN-POA než samice, které byly gestovány mezi dvěma samičími plody (2F). Zároveň bylo zjištěno, že hladiny testosteronu, stejně jako hladiny 17β-estradiolu (produktu testosteronu), byly významně větší u samců 2M než u samců 2F 21. den březosti (testosteron lze přenést ze sousedních samčích plodů na cílové potkany). Důkazy však neprokazují žádný vztah mezi objemem SDN a polohou samičího plodu.
Rozdíly mezi pohlavími v objemu SDN způsobené apoptózou (postnatální)
Podle některých studií souvisí objemový rozdíl SDN mezi samci a samicemi s apoptózou během raného vývoje po narození. U potkanů je centrální dělení mediálního preoptického jádra (MPNc) důležitou složkou SDN-POA a důkazy ukázaly, že počet apoptotických buněk v rámci MPNc je vyšší u samic než u samců mezi postnatálním dnem (PD) 7 a PD10. V MPNc se ukázalo, že hladiny některých proteinů, které souvisejí s apoptózou, mají významný rozdíl mezi samci a samicemi. Mezi takové proteiny patří Bcl-2 a Bax. Bcl-2 je antiapoptotická bílkovina. Hladina Bcl-2 u samců potkanů s PD8 je mnohem vyšší než u samic potkanů stejného věku, proto je počet apoptotických buněk MPNc u samců potkanů s PD8 mnohem nižší než u samic potkanů s PD8. Na druhou stranu Bax, proapoptotická bílkovina, vykazuje nižší hladinu u samců s PD8 než u samic s PD8. Rovněž byl pozorován vyšší počet aktivních buněk kaspázy-3-ir u samic než u samců, což ukazuje na vyšší hladinu apoptózy u samic MPNc.
Apoptóza se vyskytuje také v anteroventralním periventrikulárním jádru (AVPV), které je také pohlavně dimorfní oblastí a nachází se v periventrikulární šedé oblasti v rostrálním extrému 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 opačná než u MPNc. Jak je uvedeno v těchto dvou případech, apoptotická buněčná smrt hraje rozhodující roli při tvorbě pohlavně dimorfního jádra a počet apoptotických buněk v rámci SDN negativně koreluje s objemem SDN mezi různými pohlavími.
Role SDN v kontrole mužského sexuálního chování
Apetitivní chování je také částečně kontrolováno mediální preoptickou oblastí, protože aromatázo-knockoutové myši vykazují deficity sexuální motivace. Apetitivní chování je však narušováno lézemi v rostrální části spíše než kaudální části mediální preoptické oblasti. Léze rostrální části mediální preoptické oblasti také snižují preferenci samic samci potkanů. Kromě toho dialyzační experimenty in vivo ukázaly, že hladina extracelulárního dopaminu v mPOA se zvyšuje s postupujícími sexuálními apetitivními sekvencemi. Zapojení mPOA do kontroly apetitivních sexuálních chování je také potvrzeno farmakologickými manipulacemi dopaminergního systému v něm. U potkanů mohou léze mPOA eliminovat samčí kopulační chování, ale mohou pouze snižovat apetitivní chování, což naznačuje, že za sexuálně apetitivní chování jsou zodpovědné i některé jiné části mozku, s výjimkou mPOA.
Role SDN v preferenci sexuálního partnera
Role SDN v preferenci mužského partnera
Výzkumy týkající se ovčího pohlavně dimorfního jádra (oSDN) u ovcí ukazují, že objem oSDN se liší podle preference sexuálních partnerů u beranů (objem SDN u beranů orientovaných na samce je větší než u beranů orientovaných na samice). V přírodě asi 8% beranů dává přednost mužským partnerům před partnerkami (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 bahnicím a 2 beranům, přičemž bylo zaznamenáno jejich sexuální chování (berani a ejakulace). U beranů orientovaných na samice se projevilo výrazně více mountů a ejakulací u bahnic než u beranů orientovaných na stimulaci, zatímco u beranů orientovaných na samce tomu bylo naopak. Pak byly snímány řady mozkových řezů, včetně hypotalamických, spánkových laloků a diencefalonových tkání. Rovněž byla provedena in situ hybridizace, aby byla zkoumána úroveň exprese aromatázy cytochromu P450 v těchto mozkových řezech. Výsledky ukázaly, že objem oSDN u mužsky orientovaných beranů je přibližně 2x větší než u žensky orientovaných beranů. Počet neuronů v rámci oSDN je významně vyšší u mužsky orientovaných beranů než u žensky orientovaných beranů, tak je tomu i u průměrné délky oSDN. Ale hustota neuronů je podobná u obou druhů beranů. Kromě toho jsou také testovány hladiny aromatázy mRNA, což ukazuje, že úroveň aromatázy mRNA je významně vyšší u žensky orientovaných beranů než u mužsky orientovaných beranů.
Jiné druhy mají podobné vztahy mezi sexuálními preferencemi a objemem SDN. Například INAH3 u lidí (homolog oSDN) je výrazně větší u heterosexuálních mužů než u homosexuálních mužů.
Poškození SDN a změny v preferencích sexuálních partnerů u mužů
Dvoustranné poškození SDN ve střední preoptické oblasti u samců fretek způsobuje změnu samců z preference typické pro samce na preferenci typickou pro samice. Samci fretek, kteří byli sexuálně zkušení a reagovali na ženský tělesný pach, se při ošetření bilaterálními lézemi na SDN mění tak, aby reagovali na mužský tělesný pach. Je pravděpodobné, že SDN hraje důležitou roli ve vedení k páření a úspěšné reprodukci.
Role SDN v preferenci partnerky
Ačkoliv je SDN hodně příbuzná preferencím sexuálních partnerů u samců, nevykazuje stejný vztah k preferencím partnerů u samic. Důkazy ukazují, že SDN ve střední preoptické oblasti není předpokladem pro vyjádření mužského typického sexuálního chování a preferencí sexuálních partnerů u samic. Jeden důkaz pochází ze studie samic makaka japonského, které se běžně dvoří, nasedají (s pánevním tahem), soutěží o určité ženské sexuální partnery a dokonce preferují určité samce před určitými samci. Část zkoumaného mozku tvoří přední hypothalamické jádro (AHdc), homolog SDN-POA. Srovnání objemů jader AHdc mezi makakem japonským a makakem rhesus (blízce příbuzný sesterský druh makaka japonského) ukazuje, že mezi objemem AHdc u makaků typických spíše pro samce a objemem AHdc u makaků typických pro samice není významný rozdíl.
Vliv proteinů a dalších molekul na SDN v mediální preoptické oblasti
NELL2 je tkáňově specifický protein v nervovém systému. Obsahuje opakující se doménu podobnou EGF (epidermálnímu růstovému faktoru) a jeho genová exprese je regulována estrogenem. O NELL2 je také známo, že hraje neuroprotektivní roli v neuronech hipokampu potkanů. Když je syntéza NELL2 blokována intracerebroventrikulární injekcí antisense (AS) NELL2 oligodeoxynucleotidu (ODN) do mozků novorozených samců potkanů (postnatální den 0-den 5), velikost SDN-POA se snižuje. Protože objem SDN souvisí s hladinou testosteronu, je docela možné, že objem je nakonec způsoben neuroprotektivním účinkem estradiolu, který je produkován z testosteronu aromatázou. Výsledek, že blokáda NELL2 snižuje velikost SDN-POA, tedy naznačuje, že má pravděpodobně neuroprotektivní účinek na SDN-POA.
Transkripce somatostatinového genu specifická pro pohlaví se shoduje se zjištěním rozdílů mezi pohlavími v SDN-POA. Je pozorováno, že somatostatinová mRNA se objevuje v SDN-POA jak u mužů, tak u žen. 8. postnatální den až 35. postnatální den byla plocha somatostatinových mRNA-pozitivních buněk významně větší u mužů než u žen, přičemž muži dosahují maximální velikosti této plochy 15. den před poklesem, zatímco ženy 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 samců potkanů. Léčba fenitrothionem u samců potkanů způsobuje regresi hmotnosti orgánů závislých na androgenech, protože fenitrothion je silný kompetitivní antagonista androgenních receptorů. Jeho účinek na SDN-POA je u samců potkanů a samic potkanů odlišný. U samců potkanů způsobuje prenatální expozice fenitrothionu významné zvýšení objemu SDN-POA; zatímco u samic potkanů způsobuje prenatální expozice fenitrothionu významné snížení objemu SDN-POA. Jedním z možných vysvětlení je, že fenitrothion může změnit 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 hrozících potratů. DES má také vliv na vývoj reprodukčního systému. Nízká dávka DES vykazuje inhibiční účinek na koncentraci testosteronu v plazmě u samců potkanů, zatímco podporuje dozrávání folikulů u samic potkanů. Byly provedeny pokusy, které sledovaly účinky DES na objem SDN-POA. Je prokázáno, že léčba DES změnila objem SDN-POA u samic jeho zvýšením, 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 rámci pohlavně dimorfních oblastí mozku. Prenatální expozice morfinu zvyšuje kopulační chování u samců potkanů, zatímco snižuje estrální chování u samic potkanů.
Další pohlavně dimenzované oblasti v mozku
Ventromediální jádro hypothalamu (VMN) bylo dlouho považováno za pohlavně dimorfní jádro. Je to důležitá oblast pro regulaci sexuálních reakcí u samic hlodavců. Neurony v rámci VMN mají významnou estrogenně závislou funkční a strukturální plasticitu. Synaptická organizace VMN je pohlavně dimorfní. Samice mají více dendritových chemických synapsí v rámci VMN, zatímco samci mají více somatických synapsí v rámci této oblasti. Kromě toho je velikost postsynaptické hustoty axospinotických a axosomatických synapsí pohlavně dimorfní, přičemž samci mají větší hustotu než samice. Estrogen hraje důležitou roli v modulaci pohlavně dimorfní synaptické konektivity VMN. Hladiny Estradiolu jsou u proestrových potkanů vysoké a u diestrusových potkanů se vracejí k nízkým hladinám. Objem buněčných těl v rámci VMN u estrálních cyklů potkanů a samců potkanů je větší než u estrálních cyklů potkanů. Proestrové potkany mají také výrazně vyšší hustotu synapsí ve VMN než diestrusoví potkani. Gama-aminomáselná kyselina navíc hraje roli ve vývoji VMN, jako je pohlavní diferenciace.
Časopis anatomie.
BrainInfo.