不同环境因素对秀丽线虫的损伤机制及干预策略研究

论文摘要

稳定的生存环境对于生物体正常的生长、发育和繁殖后代都非常重要。在进化过程中,生物体往往通过调控相关基因的转录表达以适应环境的改变。长期以来,由于研究手段和技术的限制以及研究对象的复杂性,目前对具体的调控机制知之甚少。为了探讨不良环境对机体的损伤效应并提出相应的干预手段,本课题以简单模式生物秀丽线虫为研究对象,开展了相关工作。首先,采用多重RT-PCR技术针对线虫体内33个珠蛋白与低氧之间的关系进行了探讨。通过对电泳条带的积分光密度分析以及RNAi等技术的功能验证,初步明确glb-5,glb-8和glb-11可能与线虫的低氧应答有关,为线虫低氧应答机制的阐述补充了新的数据。同时,通过对多重PCR技术的优化,使该技术能够代替基因芯片应用于小规模的基因差异表达筛选中。其次,通过对线虫生长速度、运动行为学、产卵率、平均寿命以及死亡率等指标的统计,对几种重金属的毒性进行了评估。结果显示,低浓度重金属长期暴露可导致线虫出现体长发育障碍、运动行为异常、繁殖能力下降、寿命减短等表型变化；并且不同重金属造成的表型差异间并非呈正相关关系,同种重金属低浓度的慢性中毒与高浓度的急性中毒之间也没有显著的正相关关系。此外,在建立的重金属损伤模型的基础上,通过基因水平的检测发现,glb-13可能与线虫的重金属损伤应答相关。进一步通过转基因线虫、突变株系对glb-13的作用进行确认,结果显示转基因线虫在一定程度上能够恢复glb-13基因缺失造成的表型差异。无论是低氧损伤还是重金属胁迫,这些不良环境都会破坏线虫体内的代谢平衡而导致大量活性氧簇的产生,从而对生物体正常的生长、发育和繁殖造成影响。基于此,我们采用百草枯模型模拟线虫内源性活性氧损伤,在此基础上进行抗氧化损伤药物的筛选。结果发现,海带硫酸多糖具有显著的抗氧化损伤活性,并且这种活性具有浓度梯度依赖性。通过与Vc、GSH等抗氧化剂保护能力的比较发现,海带多糖的保护作用更持久、更稳定。进一步的基因水平检测表明,海带多糖能够显著提高线虫线粒体内超氧化物歧化酶SOD-2的表达量,以及胰岛素样受体通路中叉头蛋白DAF-16的表达量,初步阐明了海带多糖在抗氧化损伤中的保护机制,为多糖类药物的研发奠定了理论和实验基础。综上所述,本研究在线虫水平上研究了低氧、重金属、活性氧等不良环境的损伤机制,并提出了相应的保护策略,为相关疾病发病机制的研究和治疗提供了重要线索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 秀丽线虫与低氧应答研究
• 2 秀丽线虫在重金属损伤中的研究
• 3 秀丽线虫在活性氧损伤中的研究
• 4 秀丽线虫在药物筛选中的研究
• 5 本研究的内容、目的及意义
• 第二章 缺氧致秀丽线虫珠蛋白家族mRNA水平差异表达
• 第一节 多重PCR体系的建立与应用
• 1. 材料和方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第二节 利用多重PCR技术筛查缺氧前后珠蛋白的差异表达
• 1. 材料与方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第三节 通过Feeding RNA沉默技术对差异珠蛋白功能的验证
• 1. 材料与方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第三章 不同重金属对秀丽线虫损伤作用的研究
• 第一节 不同重金属对线虫的急性和慢性损伤研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 第二节 人源脑红蛋白转基因线虫耐受重金属损伤研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 第四章 海带硫酸多糖对线虫活性氧损伤的保护作用研究
• 第一节 线虫活性氧损伤模型的建立
• 1. 材料和方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第二节 海带硫酸多糖对线虫活性氧损伤具有显著的保护作用
• 1. 材料和方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第三节 海带多糖保护作用的分子机制初探
• 1. 材料和方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 附录1 主要溶液的配制
• 附录2 多重PCR引物列表
• 附录3 英文缩略词表
• 附录4 主要仪器设备
• 致谢
• 作者简介
• 攻读学位期间发表或投稿的文章