“三. 动物科学”的版本间的差异

2018年1月3日 (三) 09:32的最新版本

昆虫生理

• “圣甲虫”面临的生存危机 150928

       复活与重生、辟邪与健康、象征五谷丰登以及旺盛的生命力。说到这些，您也许会想到龙、凤这样的吉祥之物，但是在古埃及以至整个非洲，这些毫无保留的尊敬与崇拜却都是给予“屎壳郎”的。蜣螂，又名屎壳螂，在非洲被尊为“圣甲虫”，好莱坞大片《木乃伊归来》让“圣甲虫”这一名号响遍全球。因其“辛勤劳作，排除万难，滋养肥沃的土地”，非洲文化对“圣甲虫”可谓推崇至极，“圣甲虫”之于非洲如龙之于中国，它是古埃及三大太阳神之一“凯布利”的原型。2010年南非世界杯，非洲人民更是将“圣甲虫”搬上了开幕式，足见其“非洲传统文化之圣物”的地位。

       九月初，Nature旗下的Scientific Reports报道了低剂量的利维菌素会对蜣螂产生不利影响。利维菌素在兽医学中，常用于防治牲畜的体内外寄生虫。研究通过检测牲畜粪便清理者—蜣螂的触角电位以及其无意识状态下的肌肉力量，显示出利维菌素在发挥消灭牲畜寄生虫功效的同时，牲畜粪便中残余的利维菌素对蜣螂的嗅觉与运动系统造成了损害，导致蜣螂种群数量的下降。研究认为，利维菌素对蜣螂神经细胞、肌肉细胞的谷氨酸-以及GABA-门控Cl-通道的调控作用，是引起上述生理变化的关键所在。

       在国内，利用非损伤微测系统检测细胞以及组织的Cl-流速已广泛用于消化系统的研究上。更为重要的是，这一研究为利用非损伤微测系统进行农药防治虫害的机理即农药毒理研究提供了明确的思路。目前国内已有学者着手采购非损伤微测系统从事此方向的研究。

       [1] O'DonnellM J, et al. Ion-selective microelectrode analysis of salicylate transport bythe Malpighian tubules and gut of Drosophila melanogaster. J Exp Biol. 2005,208(Pt 1): 93-104.（昆虫生理）

       [2] O'DonnellM J. Too much of a good thing: how insects cope with excess ions or toxins inthe diet. J Exp Biol. 2009, 212(Pt 3): 363-372.（昆虫生理）

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• 《PLoS ONE》发表NMT在昆虫消化系统领域研究的最新成果 160215

       2014年，加拿大约克大学Jean-Paul Paluzzi等人的最新研究成果《The Heterodimeric Glycoprotein Hormone, GPA2/GPB5, Regulates Ion Transport across the Hindgut of the Adult Mosquito, Aedes aegypti》在《PLoS ONE》上发表，随着这一领域成果的丰富，NMT已逐渐成为昆虫活体器官研究的重要手段之一。

       哺乳动物的促甲状腺激素、促黄体激素、促卵泡素均属于糖蛋白激素，而糖蛋白激素特异性受体最重要的组成部分是α亚基（GPA）与β亚基（GPB）。近期，研究者从脊椎动物上鉴定出一个新的糖蛋白激素（Thyrostimulin）。研究显示，它由GPA2与GPB5两个新型的亚基组成，且与节肢动物、线虫、棘细胞上的这一亚基同源。Paluzzi等使用基因手段研究GPA2/GPB5在登革热病毒的宿主——埃及伊蚊上的表达情况，并利用非损伤微测技术（NMT）观察了GPA2/GPB5对伊蚊消化系统Na⁺/K⁺平衡的调节作用。

       前期研究显示，Thyrostimulin的受体AedaeLGR1在伊蚊消化道的中肠、马氏管以及后肠有表达，尤其在后肠部位表达较高。此外还发现，GAP2/GPB5具有调节上皮组织阳离子转运的能力——抑制Na+外排、促进K⁺外排。实验以后肠部分的回肠、结肠作为研究位点，利用NMT检测了对照组以及200 nM GAP2/GPB5处理后Na⁺、K⁺的流速变化。结果显示，GAP2/GPB5处理后，较对照组，回肠Na⁺外排明显减弱，结肠未有明显变化。回肠及前结肠K⁺吸收较对照组分别减弱68%、79%，后结肠也呈现下降趋势。

       上述研究结果表明，AedaeGAP2/GPB5可用于调节如雌蚊消化、吸收血红细胞过程中“低Na⁺高K⁺”这一生理现象，并取得了生理功能上的直接证据。NMT在国内已经深入作物研究的各个领域，而这一研究成果对于植物保护（作物害虫）领域如何应用NMT进行活体功能研究具有启发意义。

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水生生物

• 旭月公司技术顾问林豊益教授连续发表斑马鱼泌酸过程的调控机制研究成果 160222

       2015年5月至8月期间，旭月公司NMT（非损伤微测技术）顾问、国立台湾师范大学林豊益教授分别在国际期刊International Journal of Biological Science与PLoS ONE上连续发表有关斑马鱼离子调控细胞泌酸过程的调控机制研究。

       AQP1是哺乳动物细胞上的H2O、CO2的通道。AQP1a.1存在于胚胎离子调控细胞中，但其在离子调控细胞中的作用并不明确。研究以斑马鱼胚胎为材料，Qpcr结果显示，胚胎暴露在1% CO₂中可诱导AQP1a.1的表达。原位杂交及免疫组化显示，AQP1a.1在泌酸离子调控细胞如富含H+-ATPase的细胞（HR细胞）中，表达水平较高。利用NMT直接检测斑马鱼胚胎发现，1% CO2瞬时刺激后，引起HR细胞H+外排速率上升，敲除AQP1a.1后，HR细胞H⁺的外排受到抑制。这一研究利用NMT的活体检测优势，为AQP1通过促进CO₂的转运从而调控动物胚胎泌酸这一结论提供了活体证据。

       另一篇研究中，以斑马鱼幼体作为研究对象，利用NMT、基因敲除等技术展示急性酸中毒过程中PEPCK（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）的诱导及其在V-ATPase表达的离子调控细胞泌酸过程中的作用。哺乳动物体内，虽然葡萄糖被认为是驱动V-ATPase的重要能量来源，但糖异生作用中的关键酶PEPCK（一种在酸中毒过程中能被激活的酶），其激活过程与泌酸的关系尚不明确。

       酸胁迫下，斑马鱼幼体V-ATPase介导的H+外排速率以及Pck1（PEPCK相关基因）表达增加。敲除Pck1后，V-ATPase介导的H⁺外排速率降低，但这一过程为葡萄糖的介入所缓解。结合氨基酸含量以及酶的表达结果表明，细胞水平上V-ATPase介导的H⁺外排速率增加印证了酸诱导的PEPCK为酸介导的自体稳态提供了葡萄糖这一结论，而NMT为这一结论的发现提供了活体证据。

       图注：HR细胞、角质细胞的H⁺流速结果。正值表示外排。

       林豊益教授近年来屡次在国际期刊上发表斑马鱼泌氢、排氨等机制研究，这正是利用了NMT活体测量、可测指标丰富等优势。目前，NMT已成为该方向研究的必备利器。

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• 自作聪明的鱼 160829

       在睛斑扁隆头鱼中，会仔细照顾后代和筑巢的雄性受到雌性的特别青睐。然而，雄鱼中也有一些“滑头鱼”，它们既不照顾后代，自己也不求偶，而是会在雌鱼和筑巢的雄鱼交配时悄悄凑过去，试图通过释放大量精子来给一部分卵受精。

       这是上周发表于Nature Communications（doi: 10.1038/ncomms12452）的一篇研究论文。但是，“滑头鱼”仅仅是自作聪明罢了。即使在水中，雌鱼也能影响哪条雄鱼为它们的卵受精。而在此前，人们一直认为只有体内受精的物种才能实施配偶选择。

       研究显示，睛斑扁隆头雌鱼能分泌一种包裹住卵的卵巢液，以控制卵被哪些精子受精。这种卵巢液能提升精子的速度，增加精子向卵运动的精确度。这降低了精子数量的重要性，而让精子的速度更加重要。因此，卵巢液提升了筑巢雄鱼的优势：它们的精子移动速度更快、移动方向更精确。

       图注：呆头黑鱼胚胎检测实时截图

       早在2000年，已有国外研究者利用非损伤微测技术（NMT）研究虹鳟膀胱的离子交换。目前，鱼类研究的对象主要有青鳉鱼、鲶鱼、罗非鱼、呆头黑鱼。旭月研究院顾问、国立台湾师范大学的林豊益教授，长期利用NMT从事鱼类生理学研究，发现青鳉幼鱼线粒体富集细胞吸收NH₄⁺依赖于Na⁺的吸收（Am J Physiol-Cell Ph, 2010, 298(2): C237-50.），并在近期发表了斑马鱼泌酸过程的调控机制研究成果。此外，旭月研究院顾问、普渡大学的Porterfield教授，利用NMT检测了呆头黑鱼胚胎，发现鱼胚胎耗氧流速可作为环境监测的指标。

       图注：青鳉鱼表皮Na⁺、NH₄⁺流速。正值表示外排，负值表示吸收

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