銅（copper,Cu）是生物體必需的微量元素,直接參與生物體造血發(fā)生、神經(jīng)發(fā)育、骨骼形成以及機(jī)體免疫等過(guò)程。在體內(nèi)過(guò)量會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類幼魚(yú)運(yùn)動(dòng)能力下調(diào),還與多種神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生相關(guān),但其調(diào)控神經(jīng)發(fā)育的潛在分子機(jī)制至今仍鮮有報(bào)道。本研究以模式動(dòng)物斑馬魚(yú)（Danio rerio）作為研究對(duì)象,通過(guò)基因芯片（microarray）技術(shù)發(fā)現(xiàn)銅脅迫導(dǎo)致幼魚(yú)髓鞘和軸突導(dǎo)向基因表達(dá)下調(diào)。而髓鞘和軸突是神經(jīng)元與肌肉等靶器官通訊的基礎(chǔ),且髓鞘和軸突損傷是多種神經(jīng)退行性疾病的共同病理特征。因此本研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析、整體原位雜交（whole mount in situ hybridization,WISH）以及熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（quantitative real-time Polymerase Chain Reaction,q RT-PCR）技術(shù)對(duì)銅誘導(dǎo)斑馬魚(yú)幼魚(yú)髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的分子表型進(jìn)行了詳細(xì)的鑒定。隨后,結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和胚胎全基因組甲基化測(cè)序結(jié)果分析,鑒定了銅誘導(dǎo)髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的關(guān)鍵調(diào)控因子,并利用CRISPR/Cas9敲除技術(shù),Morpholinos（MO）敲降技術(shù)以及過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn),對(duì)上... 

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【部分圖文】：

銅在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)（Vonketal2008）

銅誘導(dǎo)斑馬魚(yú)中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的分子調(diào)控機(jī)制5經(jīng)腸道排出體外，導(dǎo)致體內(nèi)游離的銅離子在腦、腎臟和肝臟等器官中累積，主要損傷腦和肝臟，導(dǎo)致患者出現(xiàn)基底神經(jīng)節(jié)變性、運(yùn)動(dòng)障礙、精神障礙和肝硬化（Bandmannetal2015，El-Youssef2003）。在正常人腦中銅含量在13μg/g-60μg/g，而WD患者大腦中高達(dá)125μg/g（Faaetal2001）。PD是世界上第二高發(fā)的神經(jīng)退行性疾病，其主要的病理標(biāo)志是黑質(zhì)中多巴胺神經(jīng)元細(xì)胞變性死亡以及α-突觸核蛋白（alpha-synuclein）的錯(cuò)誤折疊，患者表現(xiàn)出行動(dòng)遲緩、僵硬等嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)障礙，病因可能與環(huán)境、年齡和遺傳等多種因素有關(guān)（Jankovic2008，Montesetal2014）。研究表明，長(zhǎng)期銅暴露會(huì)增加帕金森的患病風(fēng)險(xiǎn)，在銅排放地區(qū)，帕金森的發(fā)病率更高（Gorelletal1999，Willisetal2010）。此外，PD患者CSF中的游離銅要高于對(duì)照組（Palletal1987）。而且銅可以促進(jìn)多巴胺和兒茶酚胺的氧化造成DNA損傷，與其病理特征密切相關(guān)（Spenceretal2011）。圖1-2銅轉(zhuǎn)運(yùn)及其相關(guān)疾�。˙andmannetal2015）Fig1-2Coppertransportandcoppertransportdiseases（Bandmannetal2015）

銅誘導(dǎo)斑馬魚(yú)中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的分子調(diào)控機(jī)制71.2.3軸突發(fā)育神經(jīng)元在遷移的過(guò)程中不斷伸出未成熟的神經(jīng)突起，其中一條迅速生長(zhǎng)形成軸突，剩余的突起慢慢生長(zhǎng)形成樹(shù)突，軸突頂端不斷地向遠(yuǎn)端探索推進(jìn)（CraigandBanker1994，Dottietal1988，TahirovicandBradke2009），與其他神經(jīng)元以及肌肉等效應(yīng)器連接（圖1-3），最終形成神經(jīng)元與神經(jīng)元之間，以及神經(jīng)元與靶結(jié)構(gòu)之間的精密的神經(jīng)環(huán)路，使各種生物學(xué)信號(hào)能夠快速有效地傳遞（GuanandRao2003，SongandPoo2001）。圖1-3體外培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)元發(fā)育模式圖（TahirovicandBradke2009）Fig1-3Developmentofculturedrodentembryonichippocampalneurons（TahirovicandBradke2009）每一個(gè)神經(jīng)元只有一根軸突，其粗細(xì)比較均勻，直徑在幾微米到幾十微米不等只在其末端有一個(gè)膨大的生長(zhǎng)錐，研究表明軸突的直徑與動(dòng)作電位傳播的速度有關(guān)（GillespieandStein1983）。軸突的長(zhǎng)度在不同神經(jīng)元中差異也比較大，在人坐骨神經(jīng)中軸突從脊髓到腳趾長(zhǎng)達(dá)一米多。而軸突在長(zhǎng)距離的生長(zhǎng)，最終到達(dá)靶組織的過(guò)程需要外部因子精確的引導(dǎo)，也就是所謂的軸突導(dǎo)向（axonguidance），目前主要包括semaphorins、netrins、ephrins和slits四種因子（GuanandRao2003，PasterkampandKolodkin2013）。在軸突生長(zhǎng)時(shí)，生長(zhǎng)錐率先感知細(xì)胞周?chē)沫h(huán)境，在生長(zhǎng)信號(hào)和導(dǎo)向信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，肌動(dòng)蛋白推動(dòng)微管向前方探索，使軸突不斷延伸（CondeandCaceres2009，TahirovicandBradke2009）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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