长爪沙鼠季节性贮食行为的神经生物学基础

Food hoarding is an adaptive strategy in response to seasonal or unpredictable environments for survival and successful reproduction in many animals including humans. Most studies in animal hoarding behavior focused on the area of behavioral ecology and haven't gone deep into the central mechanisms. In the previous studies, we found that the forebrain dopamine system may be involved in the regulation of food deprivation-induced food hoarding in wild rodents. Based on this progress, we will investigate the factors inducing seasonal food hoarding and the regulatory circuitry among leptin, dopamine system and food hoarding, by measuring food hoarding, serum leptin levels, and the expressions of dopamine receptors and signal pathway under different seasons in the wild and laboratory manipulations in Mongolian gerbils (Meriones unguiculatus) living on the grassland of Inner Mongolia of China. The purpose is to verify the relationship between dopamine reward center and seasonal food hoarding in rodents. The strength of this proposal is that it provides an integrated study of how dopamine reward system modulates seasonal food hoarding in rodents stretching from neurobiology and molecular biology to physiological ecology, providing a unique perspective on neurobiological basis of seasonal food hoarding in rodents. These findings will also give some enlightenment to human compulsive hoarding disorder.

贮食行为是包括人类在内的许多动物应付季节性或不可预测性环境的适应性策略，以提高存活机会和繁殖成功率。当今对动物贮食行为的研究多集中在行为生态学领域，关于其调控机制的研究比较缺乏。在前期研究中我们发现：啮齿动物的前脑多巴胺奖赏系统参与了禁食诱导的贮食行为调控。在此基础上，为进一步确证多巴胺系统与季节性贮食行为的关系，我们拟以分布于内蒙古草原的长爪沙鼠为模型动物，将野外观察和室内操作实验相结合，通过测定不同季节和不同处理下贮食行为、血清瘦素含量、前脑多巴胺受体和信号通路分子的表达，研究贮食行为的诱导因素及瘦素-多巴胺系统-贮食行为之间的调控环路。本项目的优势和创新在于运用神经生物学、分子生物学和生理生态学多学科交叉的实验手段，整合研究多巴胺奖赏系统如何调控啮齿动物季节性贮食行为这一关键科学问题，为深入认识季节性贮食行为的神经生物学基础提供独特视角。研究结果对人类强迫性囤积症的理解也具重要启示。

贮食行为是非冬眠动物包括人类在内应对季节性或不可预测性环境的适应性行为策略，以提高食物短缺的冬季的存活机会和早春繁殖成功率。本项目主要目地是研究贮食行为的诱导因素和调控机制。已按原计划完成规定的内容，取得的主要成果如下：1）研究了环境因素对长爪沙鼠贮食行为的影响，发现在禁食后重喂食诱导动物的贮食行为；低温或者短光照并不影响贮食行为，但会易化禁食诱导的贮食行为，表明食物短缺是驱动贮食行为进化的最主要因素。2）研究了长爪沙鼠野外围栏以及室内繁殖种群贮食行为的个体差异，发现无论野外种群还是室内繁殖种群，贮食行为均具有个体差异，高贮食动物具有较高的探索行为、较高的胆量，贮食行为个体差异的生态学意义、分工地位及调控机制值得进一步研究。3）研究了贮食行为对繁殖性能的影响，发现秋季贮食季节沙鼠的腹下腺指数和性腺发育程度明显低于繁殖季节，而且在繁殖季节，贮食行为也会抑制下丘脑繁殖激素GnRH的表达，表明贮食行为和繁殖能力之间存在权衡，但两者权衡的神经机制需要进一步研究。4）研究了食物诱导贮食行为的神经化学机制，发现贮食过程中腹侧背盖区多巴胺神经元被激活，伏隔核中多巴胺周转率明显增加，表明多巴胺奖赏系统参与贮食行为的调控。5）验证了多巴胺信号通路对长爪沙鼠贮食行为的调控作用，外周和伏隔核内注射多巴胺受体D1R或D2R拮抗剂，均能阻断禁食诱导的贮食行为，但注射D1R、D2R激动剂并没有发现对贮食行为的影响，表明多巴胺是贮食行为调控中的必要信号分子，但并不是充分条件，很可能是多巴胺奖赏系统与下丘脑能量调节中枢的协同作用调控贮食行为，这是下一步研究的重点。通过上述研究结果，系统阐述了多巴胺奖赏系统在长爪沙鼠贮食行为中的调控作用，对于揭示野生小型哺乳动物的贮食行为神经机制具有重要意义，同时对理解人类囤积综合症和购物狂等行为紊乱具有重要的启示。在本领域主流期刊发表SCI文章6篇，国内核心期刊论文3篇，培养研究生5名。