天敌气味刺激对雌小家鼠妊娠早期的影响及机制研究

The influence of predator odor on reproduction of prey is important for the study of predator-prey relationship. In nature, cats (Felis catus) and rats (Rattus norvegicus) are common predators for mice (Mus musculus). However, rats are more likely a habitat competitor, and the breeding suppression of rat odor on mice remains controversial. In this project, we plan to study the effect of continuous cat and rat urine stimuli on inseminated mice during gestation days 1-5. Our studies will include the following aspects: (1) behavioral and embryo implantation number differences in early pregnancy mice under cat/rat urine stimuli; (2) progesterone, estradiol, prolactin and cortisone changes during these processes and their correlations; (3) analyzing neural transmitter pathways by targeting prolactin secretion regulation, which is very important in early pregnancy in rodents; (4) exploring the neural pathways involving these changes by analyzing c-fos expression profiles of the brain areas regulating both reproduction and stress. In all, we will examine the effects and differences of cat and rat urine stimuli on female mice in early pregnancy by using multiple experimental techniques. Our results will be helpful to understand the mechanisms of reproduction suppression of predator odors in mice, and also provide new insights on reproductive physiology changes of mice under high predation risk circumstance.

天敌信号对猎物繁殖的影响是研究二者种间关系的一项重要内容。在自然界中，猫和褐家鼠是小家鼠的常见天敌，但关于褐家鼠气味对小家鼠繁殖的影响尚存在争议。本项目主要探讨猫和褐家鼠尿液刺激对小家鼠妊娠早期（妊娠1-5天）的影响，内容涉及以下四个方面：（1）猫与褐家鼠尿液对小家鼠妊娠早期恐惧、探究行为，胚胎着床影响的比较研究；（2）孕酮、雌二醇、催乳素、皮质酮的变化规律及相关性；（3）以催乳素的调控为靶点分析引起行为、生理变化的递质通路；（4）通过分析与繁殖、应激均相关脑区即刻早期基因(c-fos)表达的变化, 探讨引起相关变化的神经通路。本项目将综合运用行为学、神经内分泌学、分子生物学的相关技术和方法，比较研究猫和褐家鼠尿液刺激对小家鼠妊娠早期的影响。我们的研究结果将有助于深入理解天敌气味对小家鼠的生殖抑制机制，为小家鼠在高天敌捕食风险环境中的生殖生理变化提供新的理论依据。

本项目以天敌气味对小家鼠繁殖的抑制现象及其神经内分泌机制为核心，以野生小家鼠的研究为主，结合实验室内模式鼠实验，综合运用行为、化学、分子、药理学的方法，主要研究以下内容：天敌气味（猫尿液、黄胸鼠尿液）刺激对小家鼠妊娠早期恐惧、探究行为，生理器官，血清中应激激素，性腺激素和催乳素，以及生殖的影响；注射D2R受体拮抗剂观察能否改善猫尿液刺激引起的生殖抑制和激素紊乱，以确定多巴胺在天敌气味刺激对妊娠早期小家鼠影响中的调控作用；与SD大鼠同笼及同屋饲养对小鼠尿液和包皮腺中的挥发性成分、血清中的激素和相关脑区神经递质水平的影响；年龄对小家鼠性吸引力、尿液中挥发性化学信号和主要尿液蛋白、血清中性腺激素水平的影响。主要结果有：（1）猫尿液和黄胸鼠尿液处理使小家鼠在妊娠早期探究行为、胚胎的着床数量显著减少，血清中孕酮和催乳素水平显著降低，焦虑行为、皮质酮含量显著升高，并增加了小家鼠下丘脑室旁核的c-Fos表达；（2）注射D2R拮抗剂可以逆转猫尿液引起的行为、生理和激素的改变，说明天敌气味刺激可能通过多巴胺D2受体扰乱妊娠相关激素分泌，进而导致妊娠不良。（3）高强度的天敌刺激（与SD大鼠进行同笼饲养）使ICR小鼠明显的焦虑，攻击能力下降；而适当低强度的天敌刺激（与SD大鼠同屋饲养）则不引起ICR小鼠的焦虑行为，反而会增加小鼠的攻击力和性吸引力。（4）与年轻雄鼠相比，年老雄鼠的尿液中主要尿液蛋白（major urinary proteins, MUPs）及Darcin的含量显著升高，对雌鼠更有吸引力；而两组雌鼠尿液中的MUPs含量及对雄鼠的吸引力没有差异。综上，本研究有助于理解天敌气味刺激以及年龄因素对小鼠性吸引力及繁殖成功的影响及其神经内分泌机制，为小家鼠在高被捕食风险环境中的生殖生理变化提供新的理论依据。