限食与高营养对雄果蝇衰老与生殖的作用和机制研究

论文摘要

果蝇是理想的模式生物,在研究衰老方面更具有独特的优势,其寿命较短,繁殖力强,基因序列清楚,遗传突变品系众多,羽化24小时内即具备生殖能力,除生殖腺和胃肠系统的一些细胞外,整个成年期没有新的细胞生成,而且果蝇的许多基因、基本的生化途径及信号通路与人类高度保守,其优势使之在衰老研究上得到广泛使用。食物限制（dietary restriction,DR）或热量限制（caloric restriction）可以通过降低营养物的摄入,但并不导致营养不良来延长包括哺乳动物在内的多种生物体的寿命,其与能量代谢密切相关,可减轻能量代谢以降低线粒体对氧的利用和线粒体呼吸功能,由此减少线粒体活性氧的生成,延长动物的平均寿命和最高寿限。国内的摄食研究主要以哺乳动物为主,国外的则集中于果蝇衰老机制的研究,对发育的影响以雌果蝇为主,对雄果蝇的生殖影响少见报道。酵母粉是果蝇的饲料基本成分之一,含有丰富的营养物质,对果蝇的生长发育与生殖有重要作用,因此论文在本实验室前人的工作基础上选定0.5%、2%和8%三个浓度组酵母粉含量,定为限食、对照与高营养组,研究限食与高营养对雄果蝇衰老与生殖的作用和机制及两者间的关系。在三种营养状况下,研究了雄果蝇的存活率,平均寿命与最高寿命,7个不同天龄段的攀爬能力、低温耐受能力以及SOD、MDA、MCO和SDH四者的活力或含量。另外选取各组同上7个天龄的雄果蝇,做生殖系统的石蜡切片,并剥离生殖系统,用DAPI、Anti-β2-tubulin与MitoTracker Green FM Probe进行荧光标记,观察生殖系统内部的形态变化,分析限食与高营养对雄果蝇衰老与生殖的作用和机制以及衰老与生殖间的关系。实验结果表明:1.高营养降低了雄果蝇的存活率、平均寿命与最高寿命,而限食可以提高雄果蝇的最高寿命;2.高营养加速了雄果蝇的衰老,降低了其攀爬能力,而限食则延缓了攀爬能力的降低,高营养与限食在寿命中期都可以提高雄果蝇的低温耐受能力。3.限食提高了雄果蝇体内的SOD酶活表达量,而高营养降低了SOD的表达量但使其表达时间延长,在SOD活性的随龄变化上也呈现了一个比较复杂的趋势。限食组拥有高于其他组的MDA值,说明并不是高营养就会产生高的MDA含量,同时MDA含量的趋势并不是简单的随龄增加。可能SOD和MDA水平的高低并不能完全决定寿命的长短,两者的动态平衡才是影响衰老的因素。4.限食提高了雄果蝇体内的MCO酶活表达量,高营养则使表达量降低但是延长了其表达时间。限食在20天龄前可提高SDH的活性,但使SDH的活性最高值降低,高营养可延长SDH在雄果蝇体内的表达时间,MCO与SDH在衰老状态下的活性均降低,说明衰老状态下伴随线粒体功能的降低,支持了衰老的线粒体-自由基理论。5.高营养可提高雄果蝇的精子束数量、加强生殖细胞的分裂、增加精巢的体积,提高了雄果蝇的生殖能力,而限食则与其相反导致雄果蝇生殖能力的降低。两者在老龄时都加速了生殖系统衰老状态的产生。6.限食可通过降低雄果蝇的生殖能力而延长寿命,高营养则增强了雄果蝇的生殖能力从而使寿命降低,提示了生存与生殖间存在着能量分配与平衡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 自由基与衰老
• 1.2 线粒体与衰老
• 1.3 能量代谢、食物限制与衰老
• 1.4 机体抗氧化防御体系
• 1.5 模式生物果蝇简介与其在衰老研究中的作用
• 1.6 果蝇的精子发生
• 1.7 果蝇食物限制研究现状
• 1.8 本研究的内容与意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 果蝇的培养
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验用培养基
• 2.1.3 培养基的配制方法
• 2.1.4 果蝇的培养方法
• 2.2 限食与高营养对雄果蝇寿命的影响
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 限食与高营养对雄果蝇应激与耐受能力的影响
• 2.3.1 对雄果蝇攀爬能力的影响
• 2.3.2 对雄果蝇低温下的耐受能力影响
• 2.4 限食与高营养对雄果蝇体内SOD表达的影响
• 2.4.1 实验材料
• 2.4.2 实验原理
• 2.4.3 实验方法
• 2.5 限食与高营养对雄果蝇体内MDA含量的影响
• 2.5.1 实验材料
• 2.5.2 实验原理
• 2.5.3 实验方法
• 2.5.4 数据分析
• 2.6 限食与高营养对雄果蝇体内MCO表达的影响
• 2.6.1 实验材料
• 2.6.2 实验原理
• 2.6.3 实验方法
• 2.6.4 数据分析
• 2.7 限食与高营养对雄果蝇体内SDH表达的影响
• 2.7.1 实验材料
• 2.7.2 实验原理
• 2.7.3 实验方法
• 2.7.4 数据分析
• 2.8 限食与高营养对雄果蝇生殖系统组织学结构的影响
• 2.8.1 实验材料
• 2.8.2 试剂配制方法
• 2.8.3 实验原理
• 2.8.4 实验方法
• 2.9 荧光标记观察限食与高营养对雄果蝇生殖系统的影响
• 2.9.1 实验材料
• 2.9.2 试剂配制
• 2.9.3 实验原理
• 2.9.4 实验方法
• 第3章 实验结果
• 3.1 限食与高营养下雄果蝇寿命的变化
• 3.2 限食与高营养下雄果蝇应激与耐受能力变化
• 3.2.1 果蝇攀爬能力的变化
• 3.2.2 果蝇对低温耐受能力的变化
• 3.3 限食与高营养下雄果蝇体内SOD酶活的随龄变化
• 3.4 限食与高营养下雄果蝇体内MDA含量的随龄变化
• 3.5 限食与高营养下雄果蝇体内MCO活性的随龄变化
• 3.6 限食与高营养下雄果蝇体内SDH活性的随龄变化
• 3.7 限食与高营养下雄果蝇生殖系统的组织学观察
• 3.8 限食与高营养下荧光标记的雄果蝇生殖系统变化
• 第4章 结果分析
• 4.1 限食与高营养对雄果蝇寿命、应激与耐受性的影响
• 4.2 限食与高营养对雄果蝇4种酶活的影响
• 4.3 限食与高营养对雄果蝇生殖系统的影响
• 4.4 限食与高营养下雄果蝇寿命与生殖能力之间的联系
• 4.5 展望
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间研究成果