【摘要】：當(dāng)魚類被暴露在一個(gè)較低的溫度下卻無(wú)法適應(yīng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生冷應(yīng)激反應(yīng)。而這種冷應(yīng)激會(huì)對(duì)魚類所有的組織行為產(chǎn)生不利的影響,如果水溫超過(guò)了魚類的冷耐受范圍的極限,可能會(huì)導(dǎo)致生物體死亡。但是,不同的魚類對(duì)于冷脅迫耐受的能力卻有極大地不同。迄今為止,魚類的單個(gè)組織在已確立的冷耐受條件情況下到底發(fā)揮一個(gè)怎樣的作用以及其相應(yīng)的分子機(jī)制卻少有研究報(bào)道。羅非魚(Oreochromis niloticus)和斑馬魚(Danio rerio)同屬于熱帶魚類,且在我們實(shí)驗(yàn)室通常飼養(yǎng)在相同的溫度條件下,但是它們對(duì)于低溫的冷耐受能力的極限卻有所不同。斑馬魚能在低于9°C的水溫下存活,而羅非魚在10°C以下的水溫中卻難以生存;另一方面,相對(duì)于斑馬魚和羅非魚,草魚(Ctenopharyngodon idella)是一種廣溫性的魚類,能夠在0°C-38°C大的溫度波動(dòng)范圍內(nèi)生存。在本研究中,我們分別對(duì)這三種魚類進(jìn)行一個(gè)梯度降溫的處理,從28°C降到18°C直到8°C(羅非魚致死溫度的下限)。我們通過(guò)TUNEL染色法對(duì)組織中凋亡細(xì)胞進(jìn)行量化和分析,進(jìn)而比較低溫下組織的受損情況。我們發(fā)現(xiàn):當(dāng)這些魚類被暴露在8°C低溫時(shí),凋亡事件主要發(fā)生在羅非魚和斑馬魚的鰓組織中,而其他組織卻未發(fā)現(xiàn)明顯的凋亡信號(hào),這暗示在鰓組織中發(fā)生的凋亡可以看作是魚類通過(guò)冷脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)生的致死損傷的一個(gè)標(biāo)記。在羅非魚鰓組織中,無(wú)論在mRNA水平上還是蛋白水平上,我們都觀察到涉及到Mdm2-p53通路的相關(guān)基因發(fā)生上調(diào);同時(shí)我們也在該組織中發(fā)現(xiàn)MAPK通路上的相關(guān)基因(dusp1,p38和erk)都受到低溫的調(diào)控并發(fā)生上調(diào)。然后我們又進(jìn)一步探討PI3K/AKT/GSK-3β信號(hào)通路在這三種魚的鰓中的蛋白表達(dá)情況。結(jié)果表明在羅非魚中,低溫抑制了p-PTEN蛋白的表達(dá);卻誘導(dǎo)了AKT、p-AKT(Ser 473)以及p-GSK-3β(Ser 9)蛋白的表達(dá)。不同的是,在斑馬魚和草魚的鰓組織中,AKT和p-AKT(Ser 473)蛋白的表達(dá)水平在8°C低溫下都被抑制;而p-GSK-3β(Ser 9)蛋白的表達(dá)水平在8°C低溫下卻被誘導(dǎo)。另外,羅非魚中p-GSK-3β蛋白在8°C低溫下的上升倍數(shù)顯著高于其它兩種魚。這些數(shù)據(jù)表明這三種魚的鰓組織在響應(yīng)嚴(yán)重的低溫脅迫時(shí)具有不同的分子機(jī)制,并且這種差異性的調(diào)節(jié)方式可能是導(dǎo)致這三種魚在響應(yīng)低溫脅迫時(shí)產(chǎn)生差異凋亡的原因�？傊�,我們發(fā)現(xiàn)了魚類的鰓組織在響應(yīng)冷脅迫時(shí)所扮演的重要角色。并且我們確定了在具有不同冷耐受能力的魚的鰓組織中存在著差異性的調(diào)控通路,這些發(fā)現(xiàn)為我們進(jìn)一步探索魚類在低溫致死極限的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1.1 然和人為因素造成的低溫壓力和魚類響應(yīng)冷應(yīng)激產(chǎn)生的初級(jí)，，次級(jí)和三級(jí)生理反應(yīng)圖Figure 1.1 Schematic representation of natural and anthropogenic sources of cold shand the primary, secondary and tertiary stress responses to cold shock1.2.1 初級(jí)-神經(jīng)內(nèi)分泌激素和皮質(zhì)激素類響應(yīng)的釋放當(dāng)魚類處于低溫情況下，魚類能夠通過(guò)皮膚和鰓來(lái)感知低溫的刺激。生后，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)先接收這種信號(hào)，接著傳遞信號(hào)至下丘腦，使促腎質(zhì)激素釋放激素，這種激素會(huì)先經(jīng)過(guò)垂體產(chǎn)生反應(yīng)，然后在經(jīng)過(guò)傳感神經(jīng)步傳送到腎間組織，腎間組織可以產(chǎn)生皮質(zhì)類固醇和兒茶酚胺激素，這些激素最終分泌到血液中去[27]。魚類的應(yīng)激反應(yīng)中的激素系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的傳種主要的形式[28]：下丘腦-垂體-腎間組織軸會(huì)使嗜鉻細(xì)胞中的一些激素循環(huán)茶酚胺激素腎上腺素與去甲腎上腺素；交感-嗜鉻組織系統(tǒng)通過(guò)級(jí)聯(lián)的激素起血液中皮質(zhì)醇[29]含量顯著地增高（級(jí)聯(lián)激素主要是由垂體促腎上腺皮質(zhì)下丘腦促腎上腺皮質(zhì)素釋放因子、腎間組織皮質(zhì)類固醇激素組成）。[30]

降溫的策略和行為表現(xiàn)如圖3.1 所示。圖 3.1 羅非魚和斑馬魚的降溫的策略和行為表現(xiàn)Fig 3.1 Schematic diagram showing the cooling time course and thebehaviors between tilapia and zebrafish當(dāng)水溫降低到 8°C 的時(shí)候，羅非魚不能維持身體平衡；斑馬魚能維持身體平衡，但是具有較少的游動(dòng)。我們也采用同樣的降溫策略對(duì)草魚進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)草魚在低溫下仍然能繼續(xù)保持活躍游動(dòng)。運(yùn)動(dòng)能力比較如下：草魚 > 斑馬魚 > 羅非魚。3.2 冷處理和恢復(fù)實(shí)驗(yàn)為了研究低溫情況下羅非魚由于冷脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)生不可逆損傷時(shí)的狀態(tài)及時(shí)間點(diǎn)，我們按照相同的降溫的策略對(duì)羅非魚和斑馬魚進(jìn)行低溫處理，當(dāng)羅非魚在 8°C
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S917.4

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本文編號(hào)：2699886