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、骨骼形成以及機體免疫等過程。在體內(nèi)過量會導致魚類幼魚運動能力下調(diào),還與多種神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生相關,但其調(diào)控神經(jīng)發(fā)育的潛在分子機制至今仍鮮有報道。本研究以模式動物斑馬魚（Danio rerio）作為研究對象,通過基因芯片（microarray）技術發(fā)現(xiàn)銅脅迫導致幼魚髓鞘和軸突導向基因表達下調(diào)。而髓鞘和軸突是神經(jīng)元與肌肉等靶器官通訊的基礎,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式反應（quantitative real-time Polymerase Chain Reaction,q RT-PCR）技術對銅誘導斑馬魚幼魚髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的分子表型進行了詳細的鑒定。隨后,結合轉(zhuǎn)錄組測序和胚胎全基因組甲基化測序結果分析,鑒定了銅誘導髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的關鍵調(diào)控因子,并利用CRISPR/Cas9敲除技術,Morpholinos（MO）敲降技術以及過表達實驗,對上... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

銅在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運（Vonketal2008）

銅誘導斑馬魚中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的分子調(diào)控機制5經(jīng)腸道排出體外，導致體內(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，導致患者出現(xiàn)基底神經(jīng)節(jié)變性、運動障礙、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，其主要的病理標志是黑質(zhì)中多巴胺神經(jīng)元細胞變性死亡以及α-突觸核蛋白（alpha-synuclein）的錯誤折疊，患者表現(xiàn)出行動遲緩、僵硬等嚴重的運動障礙，病因可能與環(huán)境、年齡和遺傳等多種因素有關（Jankovic2008，Montesetal2014）。研究表明，長期銅暴露會增加帕金森的患病風險，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照組（Palletal1987）。而且銅可以促進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（Spenceretal2011）。圖1-2銅轉(zhuǎn)運及其相關疾�。˙andmannetal2015）Fig1-2Coppertransportandcoppertransportdiseases（Bandmannetal2015）

銅誘導斑馬魚中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘和軸突發(fā)育缺陷的分子調(diào)控機制71.2.3軸突發(fā)育神經(jīng)元在遷移的過程中不斷伸出未成熟的神經(jīng)突起，其中一條迅速生長形成軸突，剩余的突起慢慢生長形成樹突，軸突頂端不斷地向遠端探索推進（CraigandBanker1994，Dottietal1988，TahirovicandBradke2009），與其他神經(jīng)元以及肌肉等效應器連接（圖1-3），最終形成神經(jīng)元與神經(jīng)元之間，以及神經(jīng)元與靶結構之間的精密的神經(jīng)環(huán)路，使各種生物學信號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）每一個神經(jīng)元只有一根軸突，其粗細比較均勻，直徑在幾微米到幾十微米不等只在其末端有一個膨大的生長錐，研究表明軸突的直徑與動作電位傳播的速度有關（GillespieandStein1983）。軸突的長度在不同神經(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達一米多。而軸突在長距離的生長，最終到達靶組織的過程需要外部因子精確的引導，也就是所謂的軸突導向（axonguidance），目前主要包括semaphorins、netrins、ephrins和slits四種因子（GuanandRao2003，PasterkampandKolodkin2013）。在軸突生長時，生長錐率先感知細胞周圍的環(huán)境，在生長信號和導向信號的驅(qū)動下，肌動蛋白推動微管向前方探索，使軸突不斷延伸（CondeandCaceres2009，TahirovicandBradke2009）。

【參考文獻】：
期刊論文
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