水平回转培养对斑马鱼血管发育的影响

随着空间生命科学的发展, 微重力对生命体的影响已成为科学家们日益关注的问题。多数研究表明, 微重力对生物体胚胎早期发育有着重要影响, 而血管系统作为胚胎最早行使功能的系统备受关注。目前关于微重力对血管发育影响的研究大多来自对离体培养细胞的体外回转模拟实验, 在体实验相对较少。文章利用斑马鱼作为模式动物, 在体探究水平回转培养环境下斑马鱼胚胎早期发育及水平回转培养对其血管系统发育的影响。在斑马鱼受精后24 h(24 hpf)时进行水平回转培养处理, 至36 hpf时收集胚胎, 通过体视显微镜观察斑马鱼表型变化, 通过半定量RT-PCR、qPCR及全胚原位杂交等手段对比水平回转培养环境下与对照组血管相关因子的表达情况, 并通过BrdU掺入及TUNEL法进行斑马鱼全胚细胞凋亡及增殖检测。结果表明, 在90 r/min水平回转培养环境下, 斑马鱼死亡数量没有差异, 24 hpf时破壳数量显著降低(10.3±0.41 vs. 0.0, P<0.05), 心率显著加快(223.5±2.32 vs. 185.0±3.23, P<0.05), 黑色素明显增加, 动静脉发育紊乱, 且在120 r/min转速下, 胚胎血管特异性表达因子flk1、flt4及 ephrinB2的表达均显著降低, 斑马鱼细胞凋亡明显增加, 而细胞增殖无显著差异, 提示水平回转培养对斑马鱼胚胎发育特别是早期血管发育具有重要影响。     

斑马鱼VEGF基因的siRNA表达载体构建、有效序列筛选及其对基因表达的干预性研究

为探索小干扰RNA（small interfering RNA,siRNA）表达质粒在研究斑马鱼血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）基因调控网络中的应用,构建了4个以斑马鱼VEGF基因为靶点的siRNA表达载体pSI—VEGF、pS2-VEGF、pS3-VEGF及pS4-VEGF。通过显微注射的方法将载体导入1-2细胞期斑马鱼体内,于胚胎发育的48h采用RT-PCR的方法检测VEGF基因的表达量,研究不同干扰序列对VEGF基因表达的干涉作用。结果显示,成功地构建了siRNA表达载体。针对不同位点的寡核苷酸序列抑制VEGF基因表达的效率有显著差异,其中注射了ps1-VEGF的胚胎出现了心包膜水肿、血流速度减慢、循环红细胞堆积等症状,同时肠下静脉、节间血管以及其它血管出现不同程度的发育缺陷。实验结果说明,pS1-VEGF可引起斑马鱼胚胎血管发育缺陷。     

伊马替尼在斑马鱼血管和神经发育过程中的作用研究

目的利用斑马鱼胚胎透明便于活体成像的优势,研究伊马替尼在斑马鱼血管和神经发育过程中的作用。方法首先利用野生型斑马鱼胚胎检测伊马替尼对血管和神经早期发育阶段斑马鱼胚胎的安全浓度范围。在此浓度范围内对标记血管系统的转基因斑马鱼胚胎进行伊马替尼处理,并对血管和神经细胞共标的斑马鱼进行伊马替尼处理研究其对血管新生抑制的同时对神经元的影响。初步探讨伊马替尼抑制血管新生的分子机制。结果伊马替尼浓度低于100μg/m L对斑马鱼胚胎发育无致死作用。在此浓度范围,伊马替尼显著抑制斑马鱼节间血管(intersegmental vessel,ISV)的发育,包括ISV的腔化过程及内皮细胞的增殖。此外,伊马替尼对斑马鱼运动神经元及神经元前体细胞的发育过程无显著影响。并且,基因表达分析显示伊马替尼能够显著抑制vegfr2和pdgfrαmRNA表达。结论伊马替尼通过调控VEGF和PDGFR信号途径抑制斑马鱼血管新生。     

富马酸二甲酯对斑马鱼胚胎早期发育的影响

为研究富马酸二甲酯对斑马鱼(Danio rerio)胚胎早期发育的影响,选取不同发育阶段的斑马鱼胚胎,用富马酸二甲酯进行染毒处理,观察胚胎形态发育的异常,计算其对不同发育时期胚胎的24 h、48 h半数致死浓度(LC50)和胚胎72 h孵化率,并考察富马酸二甲酯对胚胎血管发育的影响。结果表明,富马酸二甲酯影响斑马鱼胚胎的早期发育,呈剂量依赖性特点,并与开始处理的时间点有关。富马酸二甲酯引起2 hpf(受精后2 h,2 hours post-fertilization)、10 hpf、24 hpf斑马鱼胚胎死亡的24 h LC50值分别为:13.33μmol/L、17.98μmol/L、32.50μmol/L,48 h LC50值分别为:13.31μmol/L、16.35μmol/L、22.50μmol/L;长期低浓度富马酸二甲酯(≥6μmol/L)作用引起胚胎72 h孵化率下降。27.5μmol/L富马酸二甲酯作用后会显著降低胚胎血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)的表达水平。     

C型利钠肽基因调控斑马鱼胚胎血管发育

本研究旨在探索C型利钠肽前体蛋白基因(natriuretic peptide precursor C,nppc)在斑马鱼胚胎期的表达及其在血管发育过程中的功能。利用胚胎整体原位杂交技术检测nppc基因在斑马鱼胚胎期的表达。同时使用转基因斑马鱼系Tg(flk1:GFP)和Tg(fli1a:n GFP),显微注射nppc特异性吗啉基反义寡核苷酸(morpholino)和nppc m RNA调控nppc基因表达,利用激光共聚焦显微镜观察分析斑马鱼节间血管(intersegment vessel,ISV)表型,并统计内皮细胞数目。结果显示,在受精后24 h和48 h,nppc基因在斑马鱼脑、心脏、血管系统中都有表达。下调nppc基因表达导致ISV发育缺陷,ISV内皮细胞数目减少。以上结果表明下调nppc基因表达可能通过抑制内皮细胞增殖和内皮细胞迁移调控斑马鱼胚胎血管发育。     

骨髓基质细胞移植促进心肌梗塞后血管新生机制的研究

目的:通过研究不同时期心肌梗塞区血管生长因子的表达,探讨骨髓基质细胞移植促进心肌梗塞后血管新生的机制.方法:将急性心肌梗塞大鼠随机分为2组.实验组在梗塞后28 d,将同种异体骨髓基质细胞注射到心肌梗塞区.对照组仅注射无血清的培养液.在梗塞后的不同时期取标本动态观察梗塞区VEGF、bFGF的表达和血管新生状况.结果:骨髓基质细胞移植入梗塞区后主要分化为成纤维细胞和血管内皮细胞.实验组心肌梗塞区新生毛细血管数目较对照组明显增加(14±4.7/HPF vs 6±2.4/HPF P＜0.05).对照组梗塞区VEGF和bFGF的表达在梗塞后7 d达高峰,28 d开始下降,第42 d和56 d时表达明显下降.而实验组二者的表达在心肌梗塞后第42 d和56 d明显高于对照组.结论:骨髓基质细胞通过分化为内皮细胞以及促进梗塞区VEGF和bFGF的持续高表达,对血管新生起积极作用.     

FLT4 基因在斑马鱼早期发育过程中的表达

目的:研究FLT4(VEGFR3)基因在斑马鱼早期发育过程中的表达。方法:提取斑马鱼胚胎的总RNA,制备地高辛标记的FLT4RNA反义探针,WISH(整胚胎原位杂交)研究FLT4在斑马鱼早期发育过程中的表达。结果:成功合成FLT4基因探针,获得FLT4基因在斑马鱼早期发育过程中的表达情况:FlT4在2-cell、32-cell、oblong、shield期前普遍性表达(0.75h、1.7h、3.7h、6h);24h在头部表达较多,特别是在ICM(intermediate cell mass,中间细胞群)区处有特异性表达;48h、72h在头部表达均较高表达。结论:FLT4在早期参与了血管的形成和造血的发生,在脑部和肾小管的发育中可能起到了重要作用。     

血管内皮生长因子及其受体在斑马鱼胚胎血管发育中的作用

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是一种多功能的细胞因子,其主要作用是促进血管内皮细胞增殖和增加血管通透性,是肿瘤及正常组织血管生成的中心调控因素。以VEGF为靶点的肿瘤血管靶向性治疗成为近几年肿瘤治疗的新途径。斑马鱼作为一种重要的模式生物,被广泛用于胚胎的分子发育机制、疾病模型的构建以及药物筛选等研究中。文章对斑马鱼作为心血管系统研究模型的优势及其血管研究方法做一阐述,重点对斑马鱼VEGF及其受体的最新研究进展做了介绍,并展望了其发展前景。     

三氯乙烯对斑马鱼胚胎心脏发育的毒性作用及机制*

目的:研究三氯乙烯(TCE)对斑马鱼胚胎心脏发育的毒性作用及其机制,为寻找干预靶点提供实验依据。方法:斑马鱼胚胎来自于国家斑马鱼资源中心,分为DMSO组(对照组)、DMSO+CHIR组、DMSO+XAV组、TCE处理组、TCE+CHIR组和TCE+XAV组(TCE设置为1、10、100 ppb三个不同的浓度;DMSO:二甲基亚砜;CHIR:CHIR-99021,Wnt信号通路激活剂;XAV:XAV-939,Wnt信号通路抑制剂),每组60条。斑马鱼胚胎饲养于系统养殖水中,恒温28℃,每隔24 h更换养殖水,并分别加入相应药物。连续培养72 h,收集斑马鱼胚胎的心脏组织,提取RNA进行转录组芯片分析,并以荧光定量PCR验证Wnt信号通路相关基因的表达。结果:与对照组相比,三氯乙烯暴露导致斑马鱼心脏畸形显著增加,以心房心室比例异常、环化不全以及心包水肿等为主要表型。芯片分析结果显示,TCE处理组Wnt信号通路相关基因(Axin2、Sox9b、Nkx2.5)表达受到显著影响。qPCR结果进一步验证,TCE处理组与DMSO对照组相比,Wnt通路靶基因Axin2、Sox9b及Nkx2.5的mRNA水平显著下调(P＜0.05),提示Wnt信号通路被抑制。Wnt激活剂CHIR降低TCE导致的斑马鱼胚胎心脏发育异常,而添加Wnt通路抑制剂XAV后,斑马鱼胚胎心脏畸形率显著增加(P＜0.05)。结论:三氯乙烯暴露导致斑马鱼胚胎心脏畸形,Wnt信号通路参与三氯乙烯的心脏发育毒性。     

外源性视黄酸对斑马鱼心血管系统发育的影响

目的观察不同浓度外源性视黄酸对斑马鱼早期胚胎和心血管系统发育的影响,为进一步研究视黄酸影响斑马鱼心脏前后轴(A-P轴)发育的分子机制提供形态学依据。方法选择斑马鱼胚胎孵育的3,6,9·5,12h四个时间点,用不同浓度视黄酸(1×10-6,1×10-7,4×10-8,1×10-8mol/L)处理斑马鱼胚胎,在解剖显微镜下实时观察斑马鱼胚胎心脏发育的全过程和视黄酸对斑马鱼心脏发育的影响。并采用胚胎整体原位杂交技术观察flk-1mRNA在斑马鱼胚胎的表达。结果1×10-6mol/L视黄酸可导致斑马鱼胚胎表现出多系统的严重畸形,胚胎很快死亡。在胚胎孵育的9·5、12h给与10-7~10-8mol/L浓度的视黄酸,胚胎只表现出心血管系统的畸形,其他系统无明显异常。胚胎整体原位杂交显示视黄酸对flk-1mRNA在斑马鱼胚胎血管的表达没有影响。结论视黄酸影响斑马鱼胚胎心脏发育有剂量依赖性和严格的时间窗,视黄酸影响心脏前后轴发育的关键时间是原肠胚晚期。视黄酸处理组胚胎的循环缺陷主要为心脏发育异常所致。10-7~10-8mol/L浓度视黄酸在9·5、12h处理斑马鱼胚胎可以作为研究心脏发育调控机制的动物模型。