【摘要】：酒精濫用是一種很普遍的社會(huì)現(xiàn)象。過(guò)量的酒精攝入引起酒精上癮和酒精中毒等,對(duì)人類(lèi)生命健康產(chǎn)生很大的危害并且導(dǎo)致了一系列嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。理解酒精的作用機(jī)制對(duì)于治療酒精引起的相關(guān)疾病非常重要。酒精對(duì)個(gè)體有著廣泛的生理和行為影響,低劑量攝入會(huì)引起神經(jīng)系統(tǒng)的興奮,隨著劑量的提升進(jìn)而會(huì)引起鎮(zhèn)定乃至酒精中毒等。動(dòng)物還進(jìn)化出了對(duì)酒精的急性耐受,也就是在體內(nèi)或組織中酒精濃度沒(méi)有顯著改變的情況下,酒精中毒的癥狀可以在短時(shí)間內(nèi)得到緩解恢復(fù)。但是其分子機(jī)制仍然不太清楚。線(xiàn)蟲(chóng)作為一種培養(yǎng)簡(jiǎn)單、容易觀察、遺傳操作方便的模式生物,有很多基因高度保守,特別是神經(jīng)活動(dòng)相關(guān)的基因。在線(xiàn)蟲(chóng)中可以很方便地研究神經(jīng)系統(tǒng)中的基因的功能并解析神經(jīng)回路,目前也只有線(xiàn)蟲(chóng)可以進(jìn)行這么深入的研究。本研究中以線(xiàn)蟲(chóng)為模式生物研究調(diào)控酒精急性耐受性形成的分子機(jī)制和神經(jīng)回路。在線(xiàn)蟲(chóng)中,NPR-1對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)酒精耐受性的形成起負(fù)調(diào)控作用,在NPR-1高活性(215V)的蟲(chóng)系中,酒精耐受性的形成受到抑制,而在NPR-1低活性(215F)或者功能缺失的蟲(chóng)系(比如CB4856、npr-1(ad609))可以快速形成酒精耐受性。但是其分子機(jī)制和神經(jīng)回路仍然不是很清楚。NPR-1在氧感受中也是起負(fù)調(diào)控作用。因此我們推測(cè)在線(xiàn)蟲(chóng)中,可能是由于氧感受神經(jīng)回路功能的差異導(dǎo)致了酒精耐受性的差異。我們以此設(shè)想開(kāi)展深入的研究。通過(guò)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)了在NPR-1低活性(215F)或者功能缺失的蟲(chóng)系的酒精急性耐受性需要GCY-35/GCY-36--TAX-2/TAX-4信號(hào)通路,這個(gè)信號(hào)通路已經(jīng)被證明參與氧的感受。意外的是,我們發(fā)現(xiàn)在NPR-1低活性(215F)或者功能缺失的蟲(chóng)系、N2(215V)等的酒精急性耐受性都與所處環(huán)境的氧濃度無(wú)關(guān)。通過(guò)活體鈣成像實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)酒精可以直接激活氧感受神經(jīng)元URX、AQR等。進(jìn)一步的基因突變和基因回復(fù)實(shí)驗(yàn)證實(shí),酒精對(duì)URX神經(jīng)元的激活也是需要GCY-35/GCY-36--TAX-2/TAX-4信號(hào)通路的參與。遺憾的是,我們?cè)谟衏GMP門(mén)控陽(yáng)離子通道蛋白異源二聚體TAX-2/TAX-4的神經(jīng)元ASI和ASG中異位共表達(dá)gcy-35/gcy36的cDNA,并不能賦予這兩個(gè)神經(jīng)元對(duì)酒精做出鈣反應(yīng)的功能。因此仍然不確定GCY-35/GCY-36復(fù)合物是否是酒精的受體,也不確定在URX神經(jīng)元中是否還有其他的酒精受體。最后通過(guò)化學(xué)遺傳學(xué)的方法抑制氧感受神經(jīng)元,也就是在氧神經(jīng)元中外源表達(dá)組氨門(mén)控的氯離子通道HisCl1并加組氨激活該離子通道,我們發(fā)現(xiàn)氧感受神經(jīng)元和下游神經(jīng)回路的活化是NPR-1低活性(215F)或者功能缺失的蟲(chóng)系的酒精急性耐受性所必須。在野外,線(xiàn)蟲(chóng)以細(xì)菌等微生物為食物,生活在腐化的水果或植物根莖中,在這種環(huán)境下,由于微生物的代謝,往往氧含量較低,微生物可能會(huì)進(jìn)行厭氧代謝,產(chǎn)生酒精。為了適應(yīng)環(huán)境,經(jīng)過(guò)進(jìn)化,線(xiàn)蟲(chóng)通過(guò)同樣的神經(jīng)元和神經(jīng)回路感受氧和酒精,對(duì)于線(xiàn)蟲(chóng)的生存和物種的繁衍有著重要的意義。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文為了在 RMG神經(jīng)元中表達(dá) npr-（1cDNA），我們用了 Cre-loxP重組反應(yīng)系統(tǒng)[81]。其原理如圖2.1，用啟動(dòng)子ncs-1p來(lái)驅(qū)動(dòng)nCre酶的表達(dá)，同時(shí)在flp-21p啟動(dòng)子和npr-1（cDNA）直接插入 nCre 酶可以識(shí)別切割的兩個(gè)位點(diǎn) LoxP 位點(diǎn)，并且在兩個(gè) LoxP位點(diǎn)加入可以阻止基因轉(zhuǎn)錄翻譯的 STOP 位點(diǎn)，因此只有同時(shí)表達(dá)了 nCre 酶的神經(jīng)元，flp-21p 啟動(dòng)子才能驅(qū)動(dòng) npr-1 cDNA 的表達(dá)。通過(guò)這個(gè) Cre-loxP 重組反應(yīng)系統(tǒng)我們 可 以 在 RMG 中 特 異 性 地 表 達(dá) npr-1 （ cDNA ）。 本 文 中 用 到 的 質(zhì) 粒flp-21p::LoxStopLox::npr-1(cDNA)::sl2::GFP 和 ncs-1p::nCre 是 從 Cornelia I.Bargmann 實(shí)驗(yàn)室獲得[81]。

. gcy-35/gcy-36 和 tax-2/tax-4 突變體的酒精初始敏感性和急性耐受性與 N2 野生型蟲(chóng)顯著差異N2、gcy-35(ok769)、gcy-36(db42) 突變體酒精暴露 10 分鐘和 30 分鐘后的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速/非酒精暴露）。（B）N2、tax-2(ky31)、tax-2(p694 和 tax-4(p678)突變體酒精暴露后0 分鐘的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率（酒精暴露/非酒精暴露）。先通過(guò)雙因素方差分析。）中，F(xiàn)時(shí)間(1, 34) = 3.984，P = 0.0540；F基因型(3, 34) = 1.406, P = 0.2579；F基因型 *時(shí)間2，P = 0.4040。）中，F(xiàn)時(shí)間(1, 36) = 12.79，P = 0.0010；F基因型(3, 36) = 3.227，P = 0.0337；F基因型 0.2743, P = 0.8435。過(guò) Bonferroni t-test 進(jìn)行檢驗(yàn)（* p ≤ 0.05）。e3.1. gcy-35/gcy-36 and tax-2/tax-4 mutants displayed no significant difference in senand acute functional tolerance to ethanold (B) The relative locomotion speed (ethanol treated/untreated) at 10 and 30 min after exnol (500 mM) in (A) wild type N2, gcy-35(ok769), gcy-36(db42) mutants, (B) tax-2(ky31
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R749.62

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1 茅建人;印其章;;脊髓的兒茶酚胺能神經(jīng)元系統(tǒng)[J];生理科學(xué)進(jìn)展;1988年03期

2 羅國(guó)容;楊永瑾;彭慶廉;方中祜;;樹(shù)，

本文編號(hào)：2656793