嗅觉受体在背根节神经元和坐骨神经中的表达与鉴定

目的:探讨背根节神经元和坐骨神经中存在嗅觉受体基因的表达。方法:采用表达谱芯片检测坐骨神经离断后嗅觉受体在背根节神经元和近端坐骨神经中的表达变化,并用RT-PCR验证芯片结果。结果:背根节神经元和坐骨神经中存在嗅觉受体的表达,而且在坐骨神经离断后它们的表达发生显著改变。结论:首次报道了嗅觉受体在背根节神经元和坐骨神经中的表达,推测嗅觉受体可能在坐骨神经离断后与检测各种刺激信号相关。

切断周围神经后局部嗅鞘细胞移植对脊髓及神经节内神经元的作用

目的:观察周围神经切断后局部嗅鞘细胞移植对大鼠脊髓及神经节内神经元的作用,为嗅鞘细胞移植治疗周围神经损伤提供实验依据。方法:实验于2005-08/2006-01在西安交通大学医学院动物实验中心完成。选用健康成年SD大鼠55只,随机数字表法分为3组:对照组25只、实验组25只、空白组5只。①对照组与实验组大鼠在坐骨切迹处游离坐骨神经的各分支,在远端切断,在半腱肌内侧肌膜上切口,将坐骨神经近断端的各游离分支包埋进肌肉,神经外膜与肌膜缝合固定,实验组在缝合口两侧2mm处肌肉中各注射1×109L-1的嗅鞘细胞0.1mL,对照组注射细胞培养液DMEM。空白组仅暴露坐骨神经而不进行切断。②术后1,2,3,7和14d,分批处死对照组和实验组大鼠,每次5只,空白组于14d后处死,分别进行病理及TUNEL法观察神经元的改变。结果:实验共选用大鼠55只,全部进入结果分析。①坐骨神经损伤后各组不同时间点苏木精-伊红染色观察伤侧前角运动神经元存活率变化:术后7,14d,实验组大鼠脊髓前角运动神经元的形态改变与对照组相似,但变性数目明显少于对照组,存活神经元数目明显多于对照组(P<0.01)。②坐骨神经切断后各组坐骨神经损伤侧前角运动神经元凋亡指数变化:在术后第3,7,14天,对照组明显多于实验组犤(2.1±1.1)%,(1.2±0.8)%;(3.1±1.1)%,(1.4±0.6)%;(6.1±1.8)%,(4.1±1.3)%,P<0.05犦。③坐骨神经切断后各组坐骨神经损伤侧神经节神经元凋亡指数变化:7,14d时,实验组的神经节内的感觉神经元凋亡阳性细胞要较对照组少犤(2.1±0.32)%,(4.4±0.56)%;(4.3±1.8)%,(6.7±2.5)%,P<0.05犦。结论:在周围神经损伤后脊髓及神经节内神经元有凋亡发生,嗅鞘细胞移植对神经元凋亡有保护作用。

上海交通大学基础医学院李乾课题组揭示嗅觉神经元亚群中受体基因表达的调控机制

2021年6月,上海交通大学基础医学院李乾研究员团队在Nature Communications上在线发表了题为“Coordination of two enhancers drives expression of olfactory trace amine-associated receptors”的研究论文。研究者以痕量胺相关受体(trace amine-associated receptor,TAAR)嗅觉子系统为研究模型,对TAAR嗅觉神经元亚群的发育及其中TAAR基因表达的调控机制进行解析,发现了2个新的增强子能够特异地调控整个TAAR基因家族的表达。该研究工作为理解嗅觉神经元亚群的发育和其中嗅觉受体基因家族表达调控提供了新的思路。

卵巢移植对去势大鼠海马神经元数量和ER-β、NG表达的影响

目的:观察去势大鼠卵巢移植后海马神经元数量变化及雌激素受体β(ER-β)和神经颗粒素(NG)表达的变化,评价卵巢移植对中枢神经的保护作用。方法:成年雌性SD大鼠行双侧卵巢切除术(OVX)后,在肾被膜下移植出生3日内乳鼠的卵巢,于干预后的4、7、14、21 d和28 d,通过Nissl染色计数海马神经元的数量,采用免疫组化法观察海马神经元ER-β和NG蛋白的表达情况,并与OVX组和正常对照组比较。结果:与OVX组相比,卵巢移植组随移植时间的延长,海马神经元的数量逐步恢复;ER-β和NG蛋白的表达在海马各区均有所升高(P<0.05)。结论:卵巢移植可以防止海马神经元数量的减少,并促进ER-β和NG表达,发挥雌激素对中枢神经系统的保护作用。

嗅感觉神经元的再生调控及与嗅觉障碍的关系

嗅感觉神经元(olfactory receptor neurons,ORNs)在嗅觉中有重要的作用,且能够不断更新。ORNs的干细胞存在于嗅上皮的球形基底细胞中,ORNs的前体分为三个阶段,每个阶段都是ORNs产生的重要调控点。而对ORNs的调控分子信号主要为两个多肽类生长因子的超家族,这些分子信号对ORNs的再生和保持嗅上皮中适当数量的ORNs都有重要作用。了解ORNs再生的调控机制,研究促进ORNs的再生,可为治疗嗅觉障碍提供一些有效的方法。

基底前脑神经元移植到海马后ChAT、NGFR和NOS的表达变化

为了比较基底前脑神经元移植至海马后胆碱乙酰转移酶、神经生长因子受体和一氧化氮合酶神经元的变化规律。选用雄性 SD大鼠 35只 ,在单侧穹隆海马伞损伤后一周 ,将胚胎基底前脑神经元植入损伤侧海马。在移植术后存活 5 d,7d,14 d,30d,6 0 d,90 d,和 180 d共分为 7个时间组灌注取材 ,进行 Ch AT和 NGFR的免疫组织化学反应及 NOS反应 ,观察其神经元的变化。结果证明 ,Ch AT神经元在移植后 30 d方出现阳性反应 ;NGFR神经元在移植后 7d可见淡染的胞体 ,随后逐渐增强 ;NOS神经元在移植后 7d时呈明显的阳性反应 ,而且数量多。三种神经元直到 180 d时均尚呈阳性反应。提示移植物内 NOS神经元出现早且数量多 ,NGFR神经元出现的也较早 ,Ch AT神经元出现最晚。

嗅觉神经元凋亡及其与嗅觉障碍关系的研究进展

凋亡是一种不同于坏死的细胞死亡方式。国外近 10年来的研究表明 :嗅觉神经元在很多种情况下都存在凋亡 ,凋亡与嗅觉障碍关系密切。随着凋亡研究以及嗅觉神经元凋亡研究的不断深入 ,可用综合手段干预凋亡的启动或中间环节 ,使嗅觉神经元细胞的凋亡减少 ,神经元再生增加 ,从而有利于治疗与嗅觉障碍相关的疾病。

地塞米松对嗅感觉神经元环核苷酸门控通道mRNA表达的影响

目的应用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR),观察地塞米松对大鼠嗅感觉神经元(olfactory receptor neurons,ORNs)环核苷酸门控通道(cyclic nucleotide-gated channels,CNG通道)A2亚基mRNA表达的影响。方法将40只Wistar大鼠随机分为4组(每组10只):24小时激素组、2周激素组及各自对照组。激素组大鼠腹腔注射地塞米松:24小时激素组按1mg/kg体重给药1次,2周激素组按0.2mg/天给药。各对照组均给予生理盐水腹腔注射。通过实时荧光定量RT-PCR方法,检测各组ORNs的CNG通道CNGA2亚基mRNA的表达量。结果24小时激素组和对照组CNG通道CNGA2亚基mRNA表达差异无显著性意义(P>0.05);2周激素组CNGA2亚基mRNA表达显著高于对照组(P<0.01)。结论地塞米松长期应用可以使ORNs的CNG通道CNGA2亚基mRNA表达上调,CNG通道的转录增强可能是糖皮质激素治疗嗅觉障碍的机制之一。

腺苷酸环化酶3缺失下调小鼠嗅觉受体基因表达

主要嗅觉表皮组织(MOE)是哺乳动物感知气味分子的重要器官,气味诱导是嗅觉受体神经元(ORN)活动的起点,嗅觉受体(OR)结合气味分子后通过环腺苷酸(c AMP)信号通路向下游传递信号。腺苷酸环化酶3(AC3)是此通路中的重要分子。为了探讨AC3缺失对小鼠MOE内ORs基因表达的影响,本文以AC3敲除型小鼠(AC3-/-)和野生型小鼠(AC3+/+)为材料,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)、荧光原位杂交(FISH)技术分析了部分ORs基因及与其相关因子在MOE中的表达。qRT-PCR表明,3月龄AC3-/-小鼠MOE中嗅觉受体Olfr15、Olfr16、Olfr533、Olfr536、Olfr1507和Olfr642的表达量均显著下降。出生后PND7、PND30和PND90三个不同发育时期的AC3-/-小鼠MOE原位杂交显示,嗅觉受体Olfr15、Olfr536和Olfr1507表达的细胞数目均减少。进一步qRTPCR分析发现,3月龄AC3-/-小鼠嗅觉受体相关因子Rtp1、Rtp2、Reep1、Lhx2、Emx2和Ric-8b的表达也均发生显著下调。由此推测,AC3缺失导致的ORs及其相关因子的表达下调可能是嗅觉行为障碍的原因之一。

利用单感器记录与神经元示踪结合对棉铃虫主要性信息素感器内神经元投射的鉴定

【目的】鉴定雄性棉铃虫Helicoverpa armigera成虫触角性信息素感器嗅觉受体神经元的功能、形态及中枢投射路径。【方法】利用单感器记录技术记录棉铃虫嗅觉受体神经元对性信息素的反应,同时采用荧光染料作为示踪剂染色标记嗅觉受体神经元;使用免疫组织化学方法处理相应的脑组织,标记脑内触角叶的神经纤维球结构;用激光扫描共聚焦显微镜获取图像数据,使用图形软件ZEN和Amira 4.1.1进行三维结构重建。【结果】记录到雄性棉铃虫成虫触角上长毛形感器对主要性信息素成分Z11-16∶Ald产生明显的电生理反应,并成功染色标记了该感器内的嗅觉受体神经元。染色标记显示该感器内具有两个嗅觉受体神经元,其轴突通过触角神经分别投射触角叶内的云状体神经纤维球和普通神经纤维球。【结论】单感器记录与神经元示踪两技术结合能够用于鉴定昆虫触角嗅觉受体神经元的功能、形态和投射至神经纤维球的路径。与赖氨酸钴方法比较,使用荧光染料法进行神经元示踪,操作更简便,且易于进行三维空间分析,为调查棉铃虫其他嗅觉神经元的投射路径以明确外周气味受体感受与中枢系统的联系提供了有力技术支持。

嗅觉受体基因和蛋白的研究进展

嗅觉感知的起始是由嗅觉受体(olfactory receptor,OR)被气味分子激活,引起细胞内的信号转导,将气味的化学信号转变成电信号,传到更高的脑部结构,完成气味感知。OR基因属于多基因家族,编码的嗅觉受体蛋白(olfactory receptor protein)属于G-蛋白偶联受体超家族,有7个跨膜区域。嗅觉受体蛋白在嗅觉识别气味及信号传导过程中起着重要的作用。

昆虫嗅觉系统编码规律

嗅觉在昆虫的整个生活史中发挥着重要作用,从定位取食寄主植物维持个体生存,到同种个体联系以及求偶交配维持种群发展。昆虫在长期的适应过程中发展出一套完备的嗅觉感受-处理系统。虽然不同种类昆虫的嗅觉系统在结构和功能上表现出各自的特色,但依然遵循着通用的编码规律。文章总结了昆虫外周感受系统与中枢神经系统感受-处理嗅觉信息的关键节点及彼此的对应关系,归纳昆虫嗅觉系统编码的一般规律并与一些昆虫特殊的嗅觉特征进行比较分析,为人们认识昆虫嗅觉作用机制与进化提供了新的角度。

嗅鞘细胞移植后脊髓损伤区髓磷脂相关糖蛋白表达的动态变化

目的:观察嗅鞘细胞移植对脊髓损伤区轴突生长抑制因子髓磷脂相关糖蛋白的影响。方法:实验于2005-08/2006-02在西安交通大学教育部环境与疾病相关基因研究重点实验室完成。①选取成年SD大鼠40只,随机数字表法分为正常组、模型组、DF12对照组、嗅鞘细胞组,10只/组。②除正常组外,其余各组均建立脊髓全横断损伤模型。术后嗅鞘细胞组在距损伤缘上下各1mm处注射原代培养12d的成年大鼠嗅鞘细胞悬液,浓度调整为1×1011L-1,深度均为1.0mm,每处各注射细胞悬液1μL。DF12对照组注射DF12培养液,方法与剂量同上。模型组、正常组均不进行任何移植处理。③分别于移植后1,4,8周采用组织学、行为学方法和免疫印迹技术检测各组动物脊髓损伤区髓磷脂相关糖蛋白表达的变化。结果:实验选取40只SD大鼠均进入结果分析。①组织学检查嗜银染色结果:移植8周后除正常组外,其余各组均可见明显的神经纤维再生,但模型组、DF12对照组大部分纤维排列紊乱如乱发状,明显迂曲;而嗅鞘细胞组新生轴突明显,无论数量还是质量都优于模型组及DF12对照组。②移植后不同时间点各组下肢运动功能检测BBB评分结果的比较:移植1,4,8周,嗅鞘细胞组BBB评分均明显高于模型组、DF12对照组,且移植4,8周时差异有显著性意义[(5.25±1.28),(1.62±1.50),(2.25±1.03)分;(11.5±2.20),(4.37±1.84),(3.75±1.03)分;F=18.090～47.635,P均<0.01]。③髓磷脂相关糖蛋白westernblot检测结果:模型组、DF12对照组、嗅鞘细胞组脊髓损伤后髓磷脂相关糖蛋白的表达明显增强,均明显高于正常组(P<0.05);但嗅鞘细胞组明显低于模型组、DF12对照组(P<0.05)。结论:嗅鞘细胞移植可能通过降低脊髓损伤后损伤区髓磷脂相关糖蛋白的表达,从而促进损伤脊髓的修复。

昆虫气味受体研究进展

嗅觉在昆虫的多种行为中发挥关键作用。气味分子与嗅觉神经元树突上气味受体的结合,参与了昆虫嗅觉识别的初始过程。昆虫的嗅觉神经元表达两类气味受体:一是传统气味受体,该类受体同源性较低,在少部分嗅觉神经元中表达;二是Or83b家族受体,该类受体不感受气味,在不同昆虫间较为保守且在大多数嗅觉神经元中表达。目前,对于单个传统气味受体的气味分子配体特异性所知甚少;对于Or83b家族受体,一般认为其可能具有将传统气味受体运送至嗅觉神经元树突膜上的功能。此外,有一些实验证据不支持昆虫气味受体为G蛋白偶联受体的观点。

昆虫嗅觉机制的研究进展

嗅觉机制对于昆虫选择栖息地、获得食物、趋利避害、传递讯息、群集以及繁殖等许多行为起到重要作用。因此,通过研究昆虫嗅觉系统,可以阐释嗅觉发生过程中的普遍机理,还有助于理解昆虫嗅觉活动与其整个生命活动之间的联系,进而为高等动物特别是人的嗅觉研究提供科学依据。并且通过对昆虫嗅觉机理的研究,发展出了一系列新的害虫治理方法,为害虫防治提供了新的思路。近年来,随着生物化学、分子生物学、昆虫行为学和昆虫电生理学的深入研究,科技人员发现了许多相关的嗅觉活性分子和嗅觉相关基因,从分子层面对昆虫嗅觉机制进行解释。本文综述了气味信号通过嗅感器转变为电信号,并由昆虫触角叶编码整合,最终传递到前脑整个过程中所涉及的分子组件及昆虫体内生理生化等方面有关进展。

外伤性嗅觉障碍大鼠嗅黏膜的组织学变化

目的构建大鼠外伤性嗅觉障碍模型,观察不同时间点嗅黏膜组织学变化。方法神经切断组(40只)和对照组(20只)大鼠均在显微镜下暴露左侧嗅球,沿筛板切断神经组切断大鼠左侧嗅神经。采用嗅觉诱发电位(olfactoryevokedpotentials,OEPs)和神经示踪验证造模效果。术后1天、5天、2周、3周、6周处理大鼠,处理前1天每组各取2只大鼠经鼻腔滴注辣根过氧化物酶(horseradishperoxidase,HRP)。嗅黏膜及嗅球冰冻切片后观察嗅上皮的厚度、细胞数量的变化以及嗅神经的连续性,并且行免疫组化观察嗅上皮中的新生嗅感觉神经元(olfactoryreceptorneurons,ORNs)。结果OEPs及神经示踪证实手术方法可以完全切断嗅神经。术后1天,切断侧黏膜中ORNs出现凋亡,两组大鼠双侧嗅上皮厚度和细胞数量比值无明显变化。5天时切断侧嗅上皮中细胞数量减少,上皮厚度变薄,嗅球中无HRP标记纤维。术后2、3周大鼠嗅球中出现蓝色标记,嗅上皮厚度和细胞数量逐渐增加,但仍然与对照组有差异,此时嗅上皮中出现大量的新生ORNs。经过6周的恢复,嗅上皮厚度及细胞数量基本恢复至对照组水平,嗅上皮中有较多的新生ORNs,其轴突与嗅球重新建立神经联系,但是上皮中仍然有一定数量的凋亡细胞。结论嗅神经切断术可以作为制作外伤性嗅觉障碍的可靠方法;由于ORNs具有再生能力,大鼠嗅神经切断后嗅黏膜在一定时间内基本恢复至正常水平。

凋亡相关蛋白Bcl-2和Bax在慢性鼻及鼻窦炎伴嗅觉障碍患者嗅黏膜中的表达

目的研究Bcl-2和Bax在慢性鼻及鼻窦炎(CRS)伴嗅觉障碍患者嗅黏膜中的表达,探讨其对嗅觉神经元(olfactory receptor neurons,ORNs)凋亡的调节作用。方法采用康涅狄格化学感受临床研究中心所采用的嗅觉检查法——CCCRC(Connecticut ChemosensoryClinical Research Center)对46例行功能性鼻内镜手术的患者进行嗅觉评分并分组:A组,CRS伴嗅觉障碍25例;B组,CRS不伴嗅觉障碍10例;C组,单纯鼻中隔偏曲行鼻中隔矫正术11例。免疫组织化学方法检测Bcl-2、Bax在3组患者嗅黏膜中的表达。结果在ORNs中,A组Bcl-2和Bax表达显著高于B组(q=3.24、4.29,P均<0.05)和C组(q=8.56、12.99,P均<0.01),A组Bcl-2/Bax比值显著低于B组(q=3.76,P<0.05)和C组(q=6.67,P<0.01);在基底细胞中,Bcl-2在3组表达无显著差异(q=0.68、0.69、1.06,P均>0.05),Bax在A组的表达显著高于B组和C组(q=9.54、11.98,P均<0.01),A组Bcl-2/Bax比值显著低于B组和C组(q=5.48、9.14,P均<0.01);在A、B、C 3组ORNs和基底细胞中,Bcl-2/Bax比值与嗅觉评分均呈正相关(rA分别为0.5631、0.8926,rB分别为0.5700、0.7991、rC分别为0.5694、0.8121,P均<0.01)。结论细胞凋亡参与了CRS伴嗅觉障碍患者ORNs的减少,Bcl-2和Bax在此过程中起了重要的调控作用,Bcl-2/Bax比值决定细胞是否凋亡。

嗅觉受体神经元体外培养

嗅觉受体神经元是嗅觉的外周感受器，可以将成千上万种化学信号转化为电信号，并且具有独特的可持续再生能力。嗅觉受体神经元功能缺陷或数量减少均可造成嗅觉障碍。由于在体内很难完成相关研究，体外培养嗅觉受体神经元成为重要的研究手段。本文将对嗅觉受体神经元的取材、支持物、培养方式、培养基及细胞鉴定方法等方面进行综述。

嗅觉的一些生物学特性

生物体的嗅觉系统是一个化学感受器,它的受体蛋白类似于免疫球蛋白。在结构上有一个可变区和恒定区,从而能与不同分子构型的气味原起作用。嗅觉信息的传递也类似于视觉信息的传递,有一个 GTP—蛋白参与的串级放大作用。在嗅觉神经网络中颗粒细胞是一个中间抑制神经元。

嗅球摘除后嗅觉神经元凋亡的实验研究

目的研究凋亡是否参与嗅上皮正常生理更替和嗅球摘除后嗅觉神经元死亡而后再生的过程,探讨凋亡与神经元再生的关系。方法应用原位末端标记法和透射电镜观察正常成年大鼠以及摘除嗅球后大鼠嗅上皮16、32、48 h和3、7、30 d时凋亡的出现和改变情况。结果正常成年大鼠嗅上皮中有末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧三磷酸尿苷缺口末端标记(TUNEL)的阳性细胞(1.93±0.31)个/200μm。摘除嗅球后TUNEL阳性细胞数增加,32 h达峰值(90.9±18.03)个/200μm,以后迅速下降,维持于低水平。透射电镜下见嗅球摘除术后嗅觉神经元出现胞质浓缩、胞核染色质边聚等细胞凋亡的特征性超微结构改变。尚可见少量胞质内出现自噬泡以及除线粒体以外的细胞器扩张,但胞核正常的嗅觉神经元。结论凋亡参与成年大鼠嗅觉神经元生理性更替以及实验性嗅觉神经元死亡和再生的过程。此外,尚存在自噬型和胞质型神经元死亡。