斑马鱼在生命科学研究中的应用

利用模式生物进行研究是推动生命科学发展的主要手段之一。斑马鱼已成为继小鼠之后的又一个重要的模式脊椎动物。本文将重点介绍斑马鱼在学习记忆和疾病研究领域中的应用,以及我国推动斑马鱼相关研究的策略。

计算神经科学的研究特点及发展

诺贝尔奖得主克里克（F．Crick）说过：“对我们人来说．在科学研究中没有比研究自己的脑更重要的了。我们对整个世界的认识都有赖于它。”另一位诺贝尔奖得主埃德尔曼（G．Edelman）则说道：“脑科学的知识将奠定即将到来的新时代的基础．这些知识使我们可以医治大量疾病，建造仿照脑功能的新机器，对我们自己的本质和我们如何认识世界都会有更深入的理解。”因此，脑研究已经成为21世纪科学研究的最前沿。

自闭症的神经生物学研究

自闭症是一种从幼年开始发病的严重精神疾病。遗传学和神经生物学的研究揭示，自闭症可能有多种致病基因，与环境因素密切相关：患者发生突变的基因多编码对神经系统发育及突触传导有重要功能的蛋白，神经发育及突触传导异常很可能是导致自闭症的重要因素。

反思:20世纪神经科学学科思想的发展与演化

神经科学在刚刚过去的20世纪里通过与诸如生理学、诊断学、药理学的交叉与融合,取得了长足的发展。特别是分子生物学和系统论的引入给神经科学带来了翻天覆地的变化。然而,最值得称道的还是学科思想的发展和演化。神经科学家们把"自下而上"的还原论和"自上而下"的系统论运用到了研究之中,在两个不同的方向上推进了人们对神经现象的理解。这一学科思想的建立与完善,对21世纪神经科学的研究发展以及其他自然学科的进步都具有一定的指导和借鉴作用。

人胚神经干细胞定向诱导分化为多巴胺能神经元的实验研究

目的 建立神经干细胞与骨髓基质细胞的共培养系统,根据该系统的条件性培养液诱导多巴胺能神经元的分化。方法 来源于胎脑海马、纹状体、额叶、中脑的神经干细胞与骨髓基质细胞建立起各自的共培养系统,并根据数种条件性培养液诱导神经干细胞的分化,以免疫细胞化学检测神经元的总体分化率及多巴胺能神经元的诱导率。结果 骨髓基质细胞及CO-BMSC能显著提高不同来源的神经干细胞的神经元分化率,同时只有中脑神经干细胞能被有效地进行多巴胺能神经元的诱导。结论 共培养系统诱发了神经干细胞与骨髓基质细胞的自/旁分泌作用,该作用可根据神经干细胞的区域特异性有效的定向诱导中脑神经干细胞的分化。

大鼠脊髓背角神经元中酸敏感离子通道的特性和功能研究

酸敏感离子通道(ASICs)是一类能被细胞外酸所激活的配体门控离子通道。本文综合报道大鼠脊髓背角神经元中ASICs的亚基组成及其功能性调节:(1)脊髓背角主要表达ASIC1a、ASIC2a和ASIC2b,但不表达ASIC1b和ASIC3;(2)在脊髓背角神经元中酸诱导电流可能由ASIC1a同聚体通道所介导;(3)胞外痛觉信号如实验性缺血和神经肽FMRF可以通过不同的机制增强脊髓背角神经元酸诱导电流;(4)炎症痛可以上调脊髓背角ASICs在转录和蛋白水平的表达。上述各点提示,在生理或病理情况下脊髓背角ASICs对脊髓水平的感觉信息传递特别是痛觉的传导可能发挥着重要作用。

神经干细胞标志物nestin在成人Müller细胞中表达特征的初步研究

目的研究神经干细胞标志物巢蛋白(nestin)在原位和体外培养成人Müller细胞中的表达特征。方法取正常成人眼球,制备冷冻切片,采用免疫荧光方法对谷氨酸合成酶(GS)和nestin进行双标检测;采用免疫荧光方法检测原代和传代培养的Müller细胞nestin表达;取原代培养的成人Müller细胞给予过氧化氢(H2O2)刺激,采用免疫荧光方法检测胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和nestin的表达,并计数分析。结果在成人眼球切片中,原位成人Müller细胞GS免疫荧光染色阳性,但nestin染色阴性。原代培养的Müller细胞中检测到部分nestin阳性表达的细胞,10代以内细胞nestin阳性比例为(15.16%±5.07%)^(22.42%±4.6%),且代次间无显著差异。H2O2刺激原代培养的Müller细胞后,GFAP阳性细胞数增加,是对照组的1.30~2.08倍,但nestin阳性细胞比例未见显著变化。结论正常成人Müller细胞原位时呈静息状态,不表达干细胞标志物nestin;体外培养条件可能作为一种刺激因素使部分Müller细胞离开静息状态呈现干细胞特性;人Müller细胞在体外传代及H2O2刺激后nestin阳性细胞数未见显著变化,提示并非全部Müller细胞均具有干细胞潜能,成人Müller细胞可能存在不同的亚型。

最近《神经元》杂志连续刊载我国学者原创性研究成果

编者按（转自《生理学报》）：最近，神经科学顶级期刊“Neuron”（《神经元》，系CellPress出版的“Cell”杂志的姊妹期刊）在半年内连续刊载了我国学者的5篇原创性研究论文（Article），并为部分成果配发了特邀评论（Preview），这标志着我国神经科学研究水平在某些研究领域内正在迅速提高并步入国际先进行列。编辑部邀请中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所和南京大学生命科学学院两位人员对这些近期发表在“Neuron”上的来自中国的研究成果做一简单的介绍。

果蝇昼夜节律的分子机制研究进展

果蝇由于遗传易操作性而成为一个研究昼夜节律分子机制的理想模式生物. 到目前为止,通过遗传学和生物化学方法已经鉴定到10多个时钟基因(clock genes) 和许多时钟相关基因,包括时钟输入基因和钟控基因. 这些时钟基因以及它们的相应产物组成两个互相依赖的转录/翻译反馈环路,从而调节行为和生理的昼夜节律. 果蝇这种核心钟的工作原理同样见于哺乳动物.

我国认知神经科学的研究现状及发展建议

认知神经科学是一门以揭示脑认知功能的神经基础为目标的前沿学科。目前相关研究逐渐迈入"基因—分子—细胞—环路—行为"的跨学科、多层次时代,从分子、细胞水平到系统和整体水平揭示大脑认知功能的工作原理。围绕认知神经科学前沿及交叉,结合国家自然科学基金委员会第171期"双清论坛"的研讨成果,基于国家重大需求和学科发展前沿,从认知功能的细胞基础、基本认知功能的神经机制、情绪和情感的神经机制、认知障碍的神经机制、认知神经科学技术的研发等方面阐述了我国认知神经科学的最新研究进展,提出了认知神经科学前沿及交叉中亟需解决的若干挑战问题。

免疫细胞分泌研究进展

细胞分泌活动涉及一系列复杂的分子活动和信号转导过程 ,它是许多重要生命活动如神经递质的释放、内分泌激素分泌、蛋白质转运等的基础。故而有关细胞分泌活动的研究近年在国际上形成一个新的热点。有关免疫细胞中细胞因子的分泌机制研究的较少 ,将膜电容测量、电化学测量、光学测量、胞内信号分子光解等近年发展起来的生物物理方法引入免疫学领域 ,对研究免疫细胞的分泌调控和信号转导意义重大。

金属蛋白酶-2和金属蛋白酶组织抑制物-1与糖尿病肾病关系的实验研究

目的 观察链脲佐菌素 (STZ)实验性糖尿病大鼠肾脏基质金属蛋白酶 2 (MMP 2 )及金属蛋白酶组织抑制物 1(TIMP 1)蛋白的表达及功能、形态学改变 ,探讨MMP 2、TIMP 1在糖尿病肾病(DN)发生机制中的意义。 方法 2 0只雄性Wistar大鼠随机分为糖尿病组和正常对照组 ,分别于第1、2、4、6、8周测定尿白蛋白排泄率 (UAER) ,第 9周用Western印迹方法检测MMP 2、TIMP 1蛋白表达水平 ,电镜观察肾小球基底膜厚度 (GBMT)。 结果 糖尿病组较正常组TIMP 1蛋白表达明显增加 ,MMP 2蛋白表达显著降低 (P <0 .0 1)。 4、6、8周UAER显著增加 ,GBMT明显增厚 (P <0 .0 1)。电镜发现糖尿病组肾小球基底膜弥慢性增厚 ,局部有系膜细胞插入和双轨征。 结论 持续高血糖可使大鼠肾脏MMP 2下降 ,TIMP 1增加。导致肾小球基底膜增厚 ,UAER增加。MMP 2、TIMP 1失衡可能对糖尿病肾病功能和形态学改变有重要意义。

小麦糊粉层发育研究

小麦的表层胚乳会形成糊粉层,在颖果发育过程中,糊粉层将灌浆物质转运到胚和胚乳细胞内部。选用发育不同阶段的小麦颖果,树脂包埋后结合半薄切片技术和超薄切片技术观察其糊粉层显微结构和超微结构,采用扫描电子显微镜和能谱分析技术研究糊粉层细胞的表观形态及相关元素定性半定量分析,在胚乳细胞转化为糊粉层细胞的成因、发育过程和功能等诸多方面进行深入研究。结果表明:小麦糊粉层发育过程可划分为5个阶段,成熟后的糊粉层细胞富含大量的蛋白、脂类和P、K、Ca、Mg等矿质元素,这些发育和结果上的特点为糊粉层是灌浆废物在表层胚乳积累形成提供了有力证据。

骨髓源性心肌细胞瞬间外向钾电流状态的研究

目的:研究骨髓源性心肌细胞的膜瞬间外向钾电流(Ito)的状态。方法:取健康SD大鼠的骨髓,经梯度离心和贴壁培养获得骨髓基质干细胞,再以3μmol/L的5-氮杂胞嘧啶(5-aza)孵育诱导,利用膜片钳技术,以正常大鼠心室肌细胞为对照,以全细胞记录模式记录骨髓基质干细胞和骨髓源性心肌细胞的膜瞬间外向钾电流。结果:骨髓基质干细胞体外经5-aza诱导后表达心肌特异性蛋白,在诱导14d后的细胞,可记录到动作电位;骨髓基质干细胞在5-aza诱导前即可记录到Ito,但不同细胞间电流密度差别较大,为15.89±11.18pA/pF(n=12);与骨髓基质干细胞相比骨髓源性心肌细胞Ito电流密度(20.45±8.91pA/pF,n=5)较诱导前有增加的趋势,两者有显著差异;Ito电流的密度与心室肌细胞(21.69±7.73pA/pF,n=20)无显著差异。结论:5-aza可在体外有效诱导大鼠骨髓基质干细胞心肌化,与心室肌细胞相比,骨髓源性心肌细胞膜Ito电流密度无显著差异。

改良深低温动物模型的脑保护研究

目的研究猪改良深低温动物模型深低温不停循环 (DHNCA) 90min期间的脑保护作用。方法实验分假手术组 (n =4 ) ,37℃不予特殊处理 ;实验组 (n =6 ) ,18℃DHNCA 90min ,复温后观察生理指标变化、脑组织形态学和超微结构变化 ,分子生物学检测即早基因c fos和c jun的表达。 结果实验组光镜下可见到少量神经元形态学改变 ;电镜下线粒体形态基本正常 ,突触前膜有大量囊泡聚集 ;RT PCR提示c fos和c jun表达上调。结论猪改良动物模型在深低温脑保护研究中有效简便。DHN CA 90min对神经组织无明显损害 ,为深低温脑保护液辅助灌注提供了实验基础。

马来酸桂哌齐特对大鼠颅脑损伤作用效果的实验研究

目的脑损伤后脑血管自发调节功能受损导致脑组织缺血缺氧是继发性脑损伤发病机理的重要环节。及时改善创伤后脑组织缺血缺氧状态对于创伤性脑损伤的预后极为重要。本研究对新型脑血管治疗药物克林澳（马来酸桂哌齐特注射液）在创伤性脑损伤中的神经保护作用进行探讨。方法雄性Sprague-Daw-ley大鼠50只,随机分三组：假手术组（n=20）,中度液压脑损伤组（1.8-2.2atm）（n=20）（生理盐水3.0mg/kg静脉注射,30min and 24h post-injury）,药物组：（克林澳3.0mg/kg静脉注射,30min and 24h post-injury）（n=10）,于损伤后72h分别检测创伤侧及对侧皮层、海马及丘脑病理损伤。应用水迷宫实验对大鼠神经功能进行评价。结果脑损伤后皮层,海马以及丘脑神经元大量损伤,早期应用克林澳显著减轻创伤后神经元损伤。皮层、海马及丘脑分别减轻51%、35%、26%（P〈0.05）。水迷宫实验平均上台时间及上台前游动总距离较对照组显著减少（P〈0.05）。结论脑损伤后早期应用克林澳能显著减轻神经组织的病理损害,并改善神经功能。