【摘要】：衰老是一種涉及到多種生理病變逐漸惡化的自然過程。衰老的核心機(jī)制(病因)也是某些病理特征出現(xiàn)的誘因,但是病理特征的發(fā)生過程及其病發(fā)機(jī)制尚未明確。與人類相似的是,秀麗隱桿線蟲在衰老過程中其身體內(nèi)部出現(xiàn)了一系列的增齡性病理特征,因此以線蟲作為模式生物探究衰老病理特征的發(fā)生與發(fā)展將有利于解讀高等動物衰老發(fā)生的本質(zhì)原因。根據(jù)Williams和Blagosklonny提出的衰老理論可知,衰老并非是分子損傷導(dǎo)致身體機(jī)能日漸衰退的直接結(jié)果。許多生命早期生長發(fā)育所必須的基因在生殖期結(jié)束后不能自動停止表達(dá),而其持續(xù)表達(dá)所產(chǎn)生的功能過剩對機(jī)體造成負(fù)擔(dān),并促進(jìn)一系列病理特征的形成,最終導(dǎo)致衰老的發(fā)生�；谏鲜隼碚�,本文全面而系統(tǒng)地研究了子宮腫瘤的形成過程與病發(fā)機(jī)制,并深入探討了腫瘤生長與壽命長短的相互關(guān)系。采用差微分顯微鏡對線蟲解剖學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)觀察并完成了對子宮腫瘤形成過程的描述,結(jié)果顯示生殖期結(jié)束之后(d4)未受精卵母細(xì)胞堆積于子宮內(nèi)部并形成腫瘤類似物,而腫瘤體積則隨著時間的推移逐漸增大直至占滿蟲體的中間部位。通過體外雜交獲得帶有HIS-58::GFP(核染色質(zhì))和mCherry::PH(細(xì)胞膜)雙熒光標(biāo)記線蟲用于腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征觀察,并借助單層光顯微成像技術(shù)成功構(gòu)建子宮腫瘤的三維立體結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了單細(xì)胞核的全角度觀察。研究發(fā)現(xiàn)子宮腫瘤核內(nèi)染色質(zhì)發(fā)生增齡性過度增長,而其增長趨勢與細(xì)胞核DNA含量(DAPI染色)以及蟲體基因拷貝數(shù)(實時熒光定量PCR)的變化趨勢相一致,說明有絲分裂的核內(nèi)復(fù)制是導(dǎo)致細(xì)胞核肥大的主要原因。相關(guān)性檢驗結(jié)果顯示,腫瘤大小既由子宮內(nèi)卵母細(xì)胞數(shù)量決定,也由卵母細(xì)胞肥大程度決定。秀麗隱桿線蟲子宮腫瘤與人類畸胎瘤在病因?qū)W上具有相似性:二者均是胚胎發(fā)生程序在未受精卵母細(xì)胞中過度運行的結(jié)果,與基因突變無關(guān)。值得注意的是,早期胚胎發(fā)育相關(guān)基因(unc-119,elt-1,elt-2,pha-4,hlh-1)可全部表達(dá)于晚期階段的子宮腫瘤內(nèi)部,再次驗證了線蟲子宮腫瘤的畸胎瘤特性。利用類程序理論的研究框架,結(jié)合子宮腫瘤的形成模式對其形成機(jī)制進(jìn)行深入探究。首先,通過比較發(fā)現(xiàn)fog-2雌性單體線蟲的腫瘤形成時間明顯早于N2雌雄同體線蟲,此外與雄性單體線蟲進(jìn)行體外交配可以顯著推遲上述兩種不同性別線蟲子宮腫瘤的形成時間。該實驗結(jié)果說明子宮腫瘤的形成起點取決于精子耗盡的時間。其次,通過RNA干擾抑制早期胚胎發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá),結(jié)果顯示絕大多數(shù)(10/13)基因的持續(xù)表達(dá)均是子宮腫瘤生長的促進(jìn)因子。此外,類程序性的蛋黃攝取是促進(jìn)子宮腫瘤生長的另一個主要因素。通過不涉及任何遺傳或環(huán)境干預(yù)的方式分析子宮腫瘤生長狀態(tài)與線蟲壽命期限之間的相互關(guān)系,結(jié)果顯示二者具有明顯的負(fù)相關(guān)性。與之一致的是,通過對蛋白合成相關(guān)基因(rps-1,egl-45,iff-1,phi-2)和DNA復(fù)制相關(guān)基因(mcm-4,pri-1)進(jìn)行RNA干擾抑制腫瘤生長可直接導(dǎo)致線蟲壽命的延長。此外,從成蟲期第2日開始在喂食線蟲的培養(yǎng)基中添加腫瘤抑制劑(50μM FUdR)導(dǎo)致線蟲的平均壽命提高了8.56%,而病理特征檢測結(jié)果顯示此時開始對線蟲進(jìn)行藥物處理可在不影響其它體貌特征的前提下顯著抑制子宮腫瘤的生長�？偠灾�,野生型線蟲發(fā)育期結(jié)束之后胚胎發(fā)生程序和卵黃蛋白合成程序轉(zhuǎn)換為類程序并導(dǎo)致子宮腫瘤的形成,而精子耗盡的時間則是程序與類程序的轉(zhuǎn)折點。也就是說子宮腫瘤是線蟲野生型基因在生殖期結(jié)束之后的正常表達(dá)所誘導(dǎo)的病理特征,與基因突變或分子損傷無關(guān)。鑒于秀麗隱桿線蟲子宮腫瘤具備胚胎瘤的諸多相似特征,將會是人類卵巢畸胎瘤研究的潛在模型。子宮腫瘤不僅是因衰老而出現(xiàn)的典型病理特征,還能夠直接影響線蟲壽命的長短,這將為這將為衰老生物學(xué)研究提供新的研究策略。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R737.33;R-332

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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本文編號：2744459