Cell：血脑屏障通过改变激素水平来控制蚂蚁的行为

　　

在包括蚂蚁在内的许多动物中，血脑屏障(BBB)通过控制各种物质进出大脑的运动来确保正常的大脑功能。现在，研究人员在9月7日的《细胞》杂志上发表了一篇研究报告，他们意外地发现，木蚁的血脑屏障在控制行为方面起着积极的作用，而这些行为对整个蚁群的功能至关重要。关键是血脑屏障中产生一种特殊的激素降解酶。

“在这些蚂蚁中，血凝血酶产生一种特殊版本的幼体激素酯酶(Jhe)，它可以降解幼体激素(JH3)，”宾夕法尼亚大学Karl Glastad说。

“通常，Jhe酶被分泌到昆虫的血液中;然而，蚂蚁血脑屏障产生的拷贝被保留在血脑屏障的细胞中，在那里它控制进入工蚁大脑的JH3激素的数量，”另一位作者Linyang Ju说。

已知JH3激素促进群居昆虫工蜂的觅食。在同一个蚁群中，不同类型的工蚁做着截然不同的“工作”。新的发现表明，这种结果部分是由于血脑屏障中不同水平的JH3降解酶，导致大脑中不同水平的激素JH3。

研究人员说，这一发现强调了在正确的时间、正确的地点表达的单一蛋白质如何对复杂社会的个人行为产生重大影响。不仅仅是蚂蚁;研究人员已经有证据表明，类似的机制也可能在老鼠的行为中发挥作用。

研究人员利用单细胞RNA测序来了解两种蚂蚁行为阶层(觅食蚁和士兵蚁)大脑中不同细胞的基因活性差异后，得出了这一发现。他们的分析显示，编码Jhe(激素JH3的降解酶)的基因只在血脑屏障细胞中发现。它还显示了觅食者和士兵血脑屏障细胞之间的显著差异。他们想知道更多关于这对蚂蚁行为意味着什么。

他们的研究表明，故意操纵Jhe降解酶的水平会重新编程大脑和蚂蚁种姓之间不同的复杂行为，将士兵种姓转变为觅食行为。他们继续在果蝇身上证明Jhe酶天然存在于细胞外。当他们让苍蝇血脑屏障表达蚂蚁版的Jhe酶时，他们看到了与蚂蚁相似的行为变化。

Glastad说:“在不同等级的BBB之间，这种单一酶[Jhe]的表达差异控制着觅食或像士兵一样留在巢中防御的重大决定，甚至可以重新编程苍蝇来改变寻找食物的行为。”

为了了解类似的机制是否适用于其他动物，研究人员还分析了一组小鼠内皮细胞的公开数据，包括小鼠血脑屏障的数据。他们发现小鼠血脑屏障细胞也表达了几种激素降解酶，其水平高于任何其他内皮细胞类型。最值得注意的是，这些酶包括降解睾丸激素的酶。

文章通讯作者Shelley Berger说:“这表明，通过血脑屏障进入大脑的门控激素是一种远远超出蚂蚁的功能，在蚂蚁身上看到的行为条件之间的门控激素差异可能存在于其他生物中，包括哺乳动物。”在未来的研究中，研究人员表示，他们希望更多地了解这种机制的起源和流行，以及它是否是一种控制蚂蚁外部行为的趋同策略。

文章标题

Hormonal gatekeeping via the blood brain barrier governs caste specific behavior in ants