二氢叶酸还原酶基因在斑马鱼神经系统发育过程中的作用

目的观察二氢叶酸还原酶基因(DHFR)功能阻抑斑马鱼胚胎的颅脑部发育情况,初步探讨二氢叶酸还原酶基因在斑马鱼神经系统发育过程中的作用。方法采用显微注射吗啡啉修饰的反义核苷酸(MO)的方法进行DHFR表达阻抑。胚胎发育至受精后48hpf观察胚胎的颅部发育情况,在60hpf时经石蜡切片进一步观察胚胎的脑发育状况。利用胚胎整体原位杂交的方法检测影响神经系统发育的关键因子ngn1和huc的表达情况。结果显微注射MO可成功的进行DHFR表达阻抑。DHFR表达阻抑组胚胎存在颅脑部发育明显异常和ngn1、huc的表达强度明显减弱,且与显微注射的MO剂量呈正相关。结论DHFR在斑马鱼颅脑发育中有重要作用;其功能阻抑可导致胚胎颅脑部发育异常,其机理与ngn1和huc的的表达减弱有关。     

乙醇干扰斑马鱼胚胎发育中底索和背主动脉的形成

人类胚胎期乙醇暴露对心血管系统有严重致畸作用. 用不同浓度的乙醇处理斑马鱼胚胎, 发现能够干扰其胚胎循环系统的建立, 半数有效浓度(EC50)为182.5 mmol/L. 乙醇短暂暴露实验显示圆顶期为敏感时间窗, 400 mmol/L乙醇短暂暴露3 h能够导致43%的胚胎产生循环障碍. 我们排除了乙醇对斑马鱼造血系统影响, 通过血管内皮细胞分子标记(Flk-1)进行原位杂交显示, 乙醇干扰了躯干部体轴血管的建立, 而对头面部血管没有影响. 用动脉和静脉的分子标记(ephrinB2和ephB4)进行原位杂交以及半薄切片显示, 乙醇主要干扰斑马鱼背主动脉的形成, 而对体轴静脉没有明显影响. 进一步研究表明, 乙醇影响斑马鱼底索的发育, 因缺少底索分泌的Radar和Ang-1等血管形成因子, 间接地影响了背主动脉的形成和稳定. 这些结果为研究乙醇对人类心血管系统发育的影响提供了线索.     

二氢叶酸还原酶基因在斑马鱼咽弓发育过程中作用的研究

叶酸缺乏可导致胚胎先天性发育异常,二氢叶酸还原酶是叶酸生物学作用通路中的关键因子,其功能阻抑将抑制叶酸生物学作用的发挥.咽弓是脊椎动物胚胎发育中头面部结构、心脏流出道等的共同前体.在模式生物斑马鱼中,利用基因表达阻抑以及过表达技术,探讨二氢叶酸还原酶基因(DHFR)在斑马鱼咽弓发育过程中的作用.石蜡切片以及软骨染色结果显示,DHFR表达阻抑导致斑马鱼咽弓以及腭发育明显异常,而DHFR过表达可部分挽救上述发育异常表型.TBX1和HAND2在咽弓发育中有重要作用.通过胚胎整体原位杂交以及Real-timePCR技术检测TBX1和HAND2表达水平.DHFR表达阻抑后TBX1和HAND2的表达降低,DHFR过表达可使TBX1和HAND2的表达增加.上述结果表明,DHFR在斑马鱼咽弓发育过程中扮演重要角色,DHFR通过影响TBX1和HAND2的表达而调控咽弓的形成和分化.     

PKA对斑马鱼前肾发育的影响及其机制研究

作为一个胞内蛋白激酶,PKA在中枢神经系统、眼睛和肢体等形态发生中担任了重要角色,并参与多种细胞行为,但其在肾脏发育中的作用却不十分清楚.以斑马鱼为模式动物,采用原位杂交和冰冻切片技术检测PKA在斑马鱼中的表达情况;通过显微注射反义吗啉环寡核苷酸的方式,抑制内源性PKA的表达;通过免疫荧光技术,检测斑马鱼前肾的微观结构.结果显示:编码斑马鱼PKA催化亚基的prkaa1和编码调节亚基的prkab1b 均为母源基因,并且在肾管上皮细胞中有特异性表达;分别抑制内源性prkaa1或prkab1b 的表达,胚胎于第3天呈现高比例的心脏水肿(分别为54.4%和77.3%)和体轴弯曲(分别为48.5%和72.6%)以及极低比例的多囊肾表型(<5%);进一步检测发现,抑制PKA会导致肾管上皮细胞迁移缺陷,尤其是阻碍肾管多纤毛细胞迁移,继而引起肾管前中部不同程度肿大,并最终导致胚胎死亡.该研究表明,PKA可能通过调控斑马鱼肾管上皮细胞迁移从而在肾脏发育中发挥作用.     

MicroRNAs对斑马鱼发育的调控

microRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的非编码小RNA,从单细胞到多细胞真核生物中都广泛存在,在进化过程中高度保守,对动物发育、生理功能及病理过程都具有重要调控作用。斑马鱼(Danio rerio)是现代生物学研究中广泛使用的模式动物,以斑马鱼为模型研究miRNAs可以揭示miRNAs在脊椎动物中的功能。文章就miRNAs整体缺失对斑马鱼胚胎发育的影响及一些miRNAs在斑马鱼早期发育过程中的调控机制进行了综述,从而为探索miRNAs在脊椎动物中的功能及鱼类的生产育种提供理论基础。     

视黄酸缺乏对斑马鱼心脏房室分化的影响

目的 通过化学遗传学方法建立视黄酸缺乏的斑马鱼模型,探讨视黄酸缺乏对斑马鱼胚胎心脏前后轴发育即房室分化的影响.方法 在斑马鱼胚胎孵育的5 hpf,用不同浓度梯度的视黄醛脱氢酶2抑制剂DEAB(1×10-6、5×10-6、10×10-6、25×10-6 mol/L)处理斑马鱼胚胎,实时观察斑马鱼胚胎发育的全过程.通过给予斑马鱼胚胎外源性视黄酸,观察其对DEAB的拮抗作用.应用胚胎整体原位杂交观察视黄酸缺乏对心脏特异基因vmhc和amhc表达的影响.结果 斑马鱼胚胎的生存率随着DEAB处理浓度的增加而降低,当DEAB浓度≥5×10-6 mol/L时,斑马鱼的畸胎率达100%.5×10-6 mol/L DEAB的致畸作用能够被1×10-9mol/L外源性视黄酸所拮抗.整体原位杂交结果显示视黄酸缺乏会导致斑马鱼胚胎心脏房室分化异常,表现为vmhc表达细胞的范围增大,amhc表达细胞的范围缩小.结论 通过外源性DEAB处理能有效地建立视黄酸缺乏的斑马鱼模型,DEAB影响胚胎发育存在剂量依赖性.视黄酸在斑马鱼心脏前后轴发育过程中起重要调控作用,心脏发育早期视黄酸缺乏会抑制心房的发育而支持心室的发育,出现房室分化异常.     

氯丙嗪在斑马鱼胚胎和早期幼鱼发育过程中的神经毒性作用

目的 采用模式动物斑马鱼作为研究对象,观察氯丙嗪（chlorpromazine,CPZ）暴露对胚胎和幼鱼早期神经发育的影响.方法 在一般毒性评价的基础上,通过整体胚胎细胞凋亡检测和脑组织病理学检查,了解CPZ对神经发育的器质性改变;采用神经行为学方法,包括幼鱼触动逃避反应、自发运动以及惊恐逃避反射等,研究氯丙嗪暴露所致的神经发育功能性障碍.结果斑马鱼胚胎受精后6 h（6 hpf）～72 hpf暴露于CPZ（≥5 mg/L）可引起胚胎和幼鱼死亡、致畸和幼鱼孵化延迟,并呈浓度和时间依赖性;采用吖啶橙染色检测36 hpf整体胚胎凋亡细胞,发现凋亡细胞主要集中在胚胎中脑、后脑、丘脑以及中后脑连接区、脊索和尾部等处;脑组织病理学检测发现,7dpf幼鱼颅腔增大、脑体积减小、脑细胞缩小且细胞间隙增宽.6～72 hpf CPZ（≥0.0625 mg/L）暴露后,幼鱼神经行为学研究发现,CPZ（≥0.125 mg/L）可引起3dpf幼鱼触觉运动能力下降;CPZ（≥0 5 mg/L）可浓度依赖性地抑制幼鱼自发运动,并出现僵直不动、震颤或快速刻板式转圈运动等行为改变;光惊恐实验中,暗环境下各暴露组幼鱼对突发强光刺激均表现为惊跳逃避,并且暗-光交替期运动加速度变化与对照组无显著差异;在撤除光源后,1mg/L和2 mg/L暴露组幼鱼暗适应时程缩短,而0.125 mg/L和0.25 mg/L暴露组暗适应时程延长,提示CPZ对外界刺激引发的幼鱼活跃游动有抑制和促进双重毒性作用.结论 CPZ暴露对斑马鱼胚胎和幼鱼具有明显的神经发育毒性作用.模式动物斑马鱼作为一种高通量筛选模型在外源性化合物神经发育毒性评价中具有较好的应用前景.     

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。     

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。     

斑马鱼胚胎发育中细胞凋亡的研究进展

细胞凋亡是细胞在基因调控下发生的主动消亡过程,在脊椎动物胚胎发育过程中非常重要。斑马鱼作为一种十分理想的发育分子生物学研究模型,在有关细胞凋亡在诸如形态发生、性别分化等方面功能之活体在位研究中日益受到重视。目前,斑马鱼胚胎发育中主要凋亡通路研究已进行了不少工作,特别是caspase及其它凋亡调控基因在斑马鱼中已被成功克隆,通过转基因斑马鱼胚胎中胁迫诱导细胞凋亡并研究其信号通路以及斑马鱼胚胎形态发生的异常改变,为阐明这些凋亡调控基因与发育之间的关系提供了一个强有力的手段。     

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。     

马兜铃酸对斑马鱼胚胎肾毒性作用

选用肾发育完成(受精后3天)的斑马鱼(Danio rerio)胚胎,用马兜铃酸进行染毒处理,观察胚胎的表型变化及死亡情况,分析马兜铃酸对胚胎的毒性作用及规律;利用肾荧光观察及肾组织切片,观察马兜铃酸处理后胚胎肾形态和肾组织结构的改变情况;利用qPCR检测马兜铃酸处理前后nephrin的表达变化,初步探讨足细胞在马兜铃酸毒性作用中的功能状态。20μmol/L马兜铃酸处理24 h后,胚胎出现明显眼周水肿表现;在马兜铃酸高浓度组(40~80μmol/L),除眼周水肿外,胚胎血循环系统功能出现异常,表现为心率降低、血流缓慢甚至停滞;荧光显微镜下观察发现,马兜铃酸处理组胚胎肾出现肾小球囊性膨胀、前肾管囊性扩张和形态异常;切片显示马兜铃酸处理组胚胎肾组织结构受到损害,表现为肾小球结构疏松、囊性扩张,前肾管上皮细胞细胞排列松散、紊乱及管腔扩张样改变;qPCR结果,马兜铃酸处理组斑马鱼胚胎nephrin的表达水平比对照组显著降低(P0.01)。研究表明,马兜铃酸能损害斑马鱼胚胎肾结构和功能,其毒性作用与肾小球足细胞的功能改变有关。     

Effects of Methotrexate on Biopterin Levels and Synthesis in Rat Cultured Pineal Glands

Abstract: Culture of rat pineal glands in methotrexate (0.5, 5, or 10 μM) for 6 or 24 h did not alter pineal tetrahydrobiopterin (85–90% of total biopterin in cultured glands), except for a decrease of 30% after 24 h culture in 10 μM methotrexate. However, pineal dihydrobiopterin and/or biopterin (10–15% of total biopterin) was increased by methotrexate up to 2.5-fold. Biopterin detected in the culture medium following pineal culture was also increased to a similar extent after methotrexate treatment and appeared to represent leakage of pineal dihydrobiopterin and/or biopterin. Culture of glands in 5 μM methotrexate did not alter the conversion of [U-¹⁴C]-guanosine to [¹⁴C]biopterin, suggesting that pineal tetrahydrobiopterin synthesis was not altered by methotrexate. Complete inhibition of dihydrofolate reductase activity measured in pineal homogenates was obtained following culture of glands in all concentrations of methotrexate studied. Therefore, dihydrofolate reductase and dihydrobiopterin do not appear to be involved in a major biosynthetic pathway for pineal tetrahydrobiopterin from GTP, although they may have a minor role in tetrahydrobiopterin synthesis.     

Effects of folate cycle disruption by the green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate

We demonstrate that the tea polyphenol, epigallocatechin-3-gallate, is an efficient inhibitor of human dihydrofolate reductase. Like other antifolate compounds, epigallocatechin-3-gallate acts by disturbing folic acid metabolism in cells, causing the inhibition of DNA and RNA synthesis and altering DNA methylation. Epigallocatechin-3-gallate was seen to inhibit the growth of a human colon carcinoma cell line in a concentration and time dependent manner. Rescue experiments using leucovorin and hypoxanthine–thymine medium were the first indication that epigallocatechin-3-gallate could disturb the folate metabolism within cells. Epigallocatechin-3-gallate increased the uptake of [³H]-thymidine and showed synergy with 5-fluorouracil, while its inhibitory action was strengthened after treatment with hypoxanthine, which indicates that epigallocatechin-3-gallate decreases the cellular production of nucleotides, thus, disturbing DNA and RNA synthesis. In addition to its effects on nucleotide biosynthesis, antifolate treatment has been linked to a decrease in cellular methylation. Here, we observed that epigallocatechin-3-gallate altered the p16 methylation pattern from methylated to unmethylated as a result of folic acid deprivation. Finally, we demonstrate that epigallocatechin-3-gallate causes adenosine to be released from the cells because it disrupts the purine metabolism. By binding to its specific receptors, adenosine can modulate different signalling pathways. This proposed mechanism should help us to understand most of the molecular and cellular effects described for this tea polyphenol.     

马兜铃酸对斑马鱼肾损伤因子（KIM-1）表达的影响

采用分子定量方法检测斑马鱼(Danio rerio)幼鱼组织中KIM-1蛋白含量和基因表达水平,了解马兜铃酸处理后斑马鱼体内肾损伤因子的表达变化情况,并与幼鱼表型变化相比较,探讨KIM-1作为肾功能特异标志物在斑马鱼肾功能损伤评价中的应用价值。结果显示,马兜铃酸处理30 h后,幼鱼出现水肿,水肿发生率呈剂量依赖性特点。0.5~5.0μmol/L马兜铃酸处理组幼鱼水肿发生率与对照组差异不明显,但幼鱼KIM-1因子的蛋白含量及Kim-1基因表达水平比正常对照组显著升高,在马兜铃酸浓度为2μmol/L时达到最高。表明在肾功能损伤检测中,KIM-1是一种比表型更早发生变化的指标。     

迷迭香酸对硫酸铜致斑马鱼胚胎毒性的抑制作用

本文探讨硫酸铜(CuSO_4)对斑马鱼(Danio rerio)胚胎发育的毒性效应,使用迷迭香酸(RA)抑制CuSO_4对斑马鱼胚胎发育的毒性并探讨其作用机制。收集受精后1 h(1 hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的CuSO_4溶液,或含有不同浓度迷迭香酸的CuSO_4溶液,对照组培养在E3培养液中,观察胚胎死亡、孵化及畸形情况,计算胚胎死亡率、孵化率和畸形率;以活性氧(ROS)荧光探针DCFH-DA染色法检测迷迭香酸保护下胚胎的活性氧水平。对实验数据进行方差分析。结果显示:(1)CuSO_4浓度超过一定量时能诱导斑马鱼胚胎死亡和畸形,胚胎孵化率也降低。CuSO_4对96 hpf斑马鱼胚胎的半致死浓度(LC50)为7.7μmol/L,半致畸浓度(EC50)为1.9μmol/L。(2)在96 hpf,迷迭香酸与8μmol/L CuSO_4共同处理组斑马鱼胚胎的死亡率明显降低,孵化率升高。迷迭香酸与1.6μmol/LCuSO_4共同处理组斑马鱼胚胎的畸形率降低。(3)CuSO_4单独处理组的活性氧含量明显高于迷迭香酸与CuSO_4共同处理组和对照组。结果表明,CuSO_4暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应可能与活性氧升高导致的氧化应激相关;迷迭香酸抑制CuSO_4对斑马鱼胚胎发育的毒性作用,可能与减少活性氧生成有关。     

Biosynthesis of Prostaglandins D2 and E2 in Chick Dorsal Root Ganglion During Development

Newly formed prostaglandins (PGs), which are assumed to act as modulators of afferent sensory messages, were studied in chick dorsal root ganglia (DRG) during development. [1-14C]Arachidonic acid was converted by DRG homogenates from 1-week-old chickens into two major 14C-PGs: PGE2 and PGD2. The enzymatic conversion of arachidonic acid was characterized as follows: (a) Boiled preparations were inactivated; (b) synthesis of PGs was inhibited by pretreatment with aspirin or indomethacin and enhanced by esculetin, a protector of cyclooxygenase; and (c) [14C]PGE2 and [14C]PGD2 accumulation was a protein dose-dependent process. Further fractionation of crude homogenates indicated that PG endoperoxide synthetase (EC 1.14.99.1) and PGE2 synthetase (EC 5.3.99.3) were membrane-bound enzymes, whereas PGD2 synthetase (EC 5.3.99.2) was recovered in the cytosol. During development, from embryonic day 10 to day 14 after hatching, PGD2 synthetase activity remained constant; in contrast, a sharp rise in [14C]PGE2 synthesis was observed from embryonic day 14 to 18. The time curves of PGD2 and PGE2 synthetase specific activity may be related to changes taking place in the cell population of developing DRG. It is therefore suggested that arachidonic acid would be enzymatically converted early into PGD2 by maturing ganglion cells and then later into PGE2 by proliferating fibroblasts.