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社交嬉戲是一種高度保守且具有動態特征的行為，并且表現出性別差異。在大多數物種中，雄性的嬉戲行為比雌性更頻繁，這種性別差異主要由內側杏仁核（MeA）調控，但形成這一差異的完整機制尚不清楚。

基于此，2025年6月5日，美國馬里蘭大學Margaret M. McCarthy研究團隊在Cell Reports雜志發表了“The transcriptome of playfulness is sex biased in the juvenile rat medial amygdala: A role for inhibitory neurons”揭示了幼年大鼠內側杏仁核中與“嬉戲（玩耍）行為”相關的轉錄組存在性別偏向性。

作者研究了兩種性別中“嬉戲相關轉錄組”的特征，結果表明，在幼年大鼠的MeA中，與嬉戲行為相關的基因表達譜在雄性和雌性之間存在顯著差異。同時，來自新生大鼠的單細胞RNA測序實驗進一步表明，這種性別差異是由抑制性神經元驅動的。此外，發現在幼年MeA中，參與嬉戲行為的細胞大多數是抑制性神經元，而且雄性擁有比雌性更多的嬉戲活躍細胞，其中含有更高比例的GABA能神經元。通過整合性生物信息學分析，進一步探討了關鍵嬉戲相關基因模塊的表達模式、功能特征以及細胞類型特異性，為理解這一基本社交行為背后的性別偏向機制提供了有價值的見解。

圖一 批量RNA測序實驗框架

為了評估與嬉戲行為相關的基因表達模式并分析這些模式在性別之間是否存在差異，作者首先在一組18只雄性和18只雌性幼年大鼠（來自4窩）中量化了它們的嬉戲行為。動物在出生后第21天斷奶，并在出生后第26至29天期間，每天與一只同性別、同年齡但非同胞的同伴一起自由玩耍10分鐘。在進行嬉戲行為評估之前，動物并未被單獨飼養。作者觀察到了性別差異：雄性的嬉戲總得分高于雌性。將每個性別中嬉戲得分最高的三分之一定義為“高嬉戲組”，得分最低的三分之一定義為“低嬉戲組”，最終形成了四個組，每組各6只動物：雄性高嬉戲組（MHI）、雄性低嬉戲組（MLO）、雌性高嬉戲組（FHI）和雌性低嬉戲組（FLO）。所有動物在出生后第30天被處死取內側杏仁核組織用于批量RNA測序。高嬉戲和低嬉戲的個體在4窩動物中均有分布。

圖二 幼年大鼠內側杏仁核中與“嬉戲行為”相關的轉錄組具有性別偏向性

批量RNA測序數據分析揭示了3,436個與性別或嬉戲行為相關的差異表達基因。其中，差異最顯著的基因大多位于性染色體上，例如Y染色體上的Kdm5d和Eif2s3y，以及X染色體上的Kdm6a和Eif2s3。與嬉戲行為關聯最強的基因包括在高嬉戲個體中表達上調的Kctd20和Abcg1，以及在低嬉戲個體中表達更高的Sssca1和Iqsec1。作者采用加權基因共表達網絡分析（WGCNA），將這3,436個基因根據其表達模式聚類為22個基因模塊。許多模塊顯示出與社交嬉戲行為的強相關性，這種相關性基于模塊特征基因（即該模塊的代表性基因）進行評估。通過線性模型分析，進一步研究了每個性別中嬉戲行為對基因表達的影響，并分別評估了嬉戲行為在雄性和雌性中的定量效應。將這22個模塊分為四類，依據它們是否與嬉戲行為或性別有關。僅有兩個模塊在兩性中均與嬉戲行為顯著相關。而更多模塊僅與某一性別的嬉戲行為相關：七個模塊僅與雌性嬉戲相關，四個模塊僅與雄性嬉戲相關。其余九個模塊被歸類為“僅與性別相關”，它們未表現出與嬉戲行為的顯著聯系，但明顯存在性別差異，可能反映了幼年內側杏仁核中普遍存在的轉錄水平性別差異。這一發現表明，在雄性和雌性大鼠中，與嬉戲行為相關的轉錄組模式是截然不同的。此外，在分析與嬉戲行為相關的差異表達基因時也觀察到類似情況。在不同實驗組之間進行了兩兩比較，識別出1,101個與雄性嬉戲相關的差異基因和924個與雌性嬉戲相關的差異基因，但兩者之間的重疊非常少（不到9%）。同時，這些與嬉戲相關的基因也與整體性別差異基因大部分不重合。所識別的基因模塊在大小和功能上各不相同，包含從21到688個基因不等。GO功能富集分析顯示，這些基因主要涉及染色質結合、轉錄共調節活性和組蛋白甲基轉移酶活性等功能。該模塊的特征基因在高嬉戲和低嬉戲雄性之間表達差異顯著，并且與雄性的嬉戲得分呈正相關，但在雌性中無此現象。該模塊的核心調控基因如Spen和Ncor2在高嬉戲雄性中表達更高。在與雌性嬉戲行為相關的七個模塊中，bM3顯示出最強的統計關聯。該模塊包含306個基因，功能富集分析提示其參與信號傳導過程，如激酶活性和轉移酶活性。其中的核心基因包括Klhdc8a和Hcn4，分別參與MAPK信號通路和離子通道功能。有兩個模塊（bM4和bM7）在兩性中均與嬉戲行為相關，但方向相反，尤其是在bM4中表現最為明顯。在雄性中，該模塊的特征基因表達隨嬉戲水平上升而升高，而在雌性中則呈現負相關趨勢。其余九個“僅與性別相關”的模塊中，有些主要由X染色體或Y染色體上的基因驅動，如bM22和bM21；而其他模塊則主要由常染色體基因組成，代表了幼年內側杏仁核中普遍存在的性別轉錄差異。例如bM16模塊在雌性中表達高于雄性，其核心基因Ttbk1和Sptan1與細胞骨架蛋白功能有關。

圖三 關鍵模塊核心基因Spen和Klhdc8a在抑制性神經元群體中富集

作者之前的研究表明內側杏仁核中的抑制性神經元（INs）參與了嬉戲行為的性別差異，因此接下來希望進一步了解在選定的雄性嬉戲相關模塊（bM14）和雌性嬉戲相關模塊（bM3）中，哪些細胞類型表達了這些關鍵的核心基因。分析了Spen和Klhdc8a這兩個分別在bM14和bM3中預測為核心調控基因的表達情況，并將其與單細胞RNA測序數據集中識別出的主要細胞類型進行比對。結果顯示，Spen在新生期杏仁核的多種細胞類型中都有表達，其中包括一部分抑制性神經元。而Klhdc8a則主要表達于某一特定亞群的抑制性神經元中。在成年杏仁核中，Spen的表達范圍更廣，幾乎在大多數興奮性神經元（ENs）和抑制性神經元（INs）中都有高水平表達；而Klhdc8a則在大多數神經元亞型中低水平表達。作者使用針對Vgat、Vglut2以及Spen或Klhdc8a的探針進行了檢測。此外還評估了Spen和Klhdc8a是否富集于在嬉戲過程中激活的細胞中，通過Egr1標記這些活躍細胞。需要說明的是，這批組織樣本是在短暫隔離后經歷了一次“嬉戲刺激”的情況下采集的，在這種情境下，雄性和雌性都表現出極高水平的嬉戲行為，因此不存在明顯的定量性別差異。大多數Spen+細胞（約60%）在兩種性別中均為GABA能抑制性神經元。約20%為谷氨酸能興奮性神經元，其余20%未與這兩種標記共標，提示它們可能是非神經元類的Spen+細胞。幾乎所有（約95%）在嬉戲過程中激活的細胞（即Egr1+細胞）都表達了Spen。無論在哪個性別中，Spen相關的各項指標均未觀察到顯著的性別差異。同樣地，大多數Klhdc8a+細胞也為GABA能神經元，這與之前的單細胞RNA測序結果一致。然而，在雄性和雌性之間，Klhdc8a+細胞中GABA能與谷氨酸能的比例存在差異。在雄性中，Klhdc8a+細胞在興奮性與抑制性神經元中分布較為均衡：約49%為Vgat+（抑制性），47%為Vglut2+（興奮性）。而在雌性中，該比例偏向于抑制性神經元：61%為Vgat+，37%為Vglut2+。雖然不是絕大多數，但有相當比例的Klhdc8a+細胞也屬于嬉戲活躍細胞：約37%與Egr1共標。反之，約46%的嬉戲活躍細胞表達Klhdc8a，且在這一指標上未觀察到性別差異。綜上所述，這些研究表明內側杏仁核中的抑制性神經元在社交嬉戲行為的性別差異形成中發揮了核心作用。

圖四 全文摘要圖

總結

這些分析為社交嬉戲行為背后的轉錄表達模式提供了新的見解。社交嬉戲是一種關鍵的青少年期行為，對大腦的正常發育至關重要。正如在行為表現上觀察到的性別在質和量上的差異一樣，與內側杏仁核中嬉戲行為相關的基因表達程序在幼年雄性和雌性大鼠之間也表現出顯著差異。作通過整合多種生物信息學方法，識別出了與嬉戲行為性別差異相關的關鍵模塊及其核心調控基因。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115782