2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、研究背景
  無論是發(fā)育過程中還是成年后的視皮質(zhì)神經(jīng)元,其結(jié)構(gòu)、功能以及突觸數(shù)量可隨環(huán)境發(fā)生變化,具有經(jīng)驗(yàn)依賴的可塑性(Experience-dependentPlasticity)。新近研究發(fā)現(xiàn),神經(jīng)元興奮依賴性(Activity-dependent)調(diào)節(jié)和功能的可塑性與神經(jīng)元能量代謝緊密偶聯(lián)(Energymetaboliccoupling),這被認(rèn)為是神經(jīng)元可塑性的核心環(huán)節(jié)。神經(jīng)元興奮性(Neuronalactivity)高度

2、依賴于線粒體氧化磷酸化(Oxdatvephosphorylationsystem,OXPHOS)產(chǎn)生的三磷酸腺苷(Adenosinetriphosphate,ATP)。線粒體功能障礙(Mitochodrialdysfunction)可能是視覺剝奪導(dǎo)致視皮質(zhì)神經(jīng)元功能抑制的關(guān)鍵因素。但是,迄今對視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮能量偶聯(lián)的信號機(jī)制尚不明確。
  核呼吸因子(Nuclearrespiratoryfactors,NRFs)是調(diào)節(jié)線粒體氧化

3、磷酸化和線粒體再生的重要轉(zhuǎn)錄因子,通過直接轉(zhuǎn)錄調(diào)控細(xì)胞核DNA(nDNA)編碼的呼吸酶鏈亞單位基因,并通過線粒體轉(zhuǎn)錄因子A和B(mtTFA,mtTFB)間接調(diào)控線粒體DNA(mtDNA)編碼的呼吸酶鏈亞單位基因,行使其對線粒體呼吸轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)。我們以往研究發(fā)現(xiàn),核呼吸因子1(NRF-1)和2(NRF-2)參與了視皮質(zhì)神經(jīng)元線粒體能量代謝調(diào)控的偶聯(lián)過程,其轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)水平與神經(jīng)元興奮性呈正相關(guān),且與細(xì)胞色素氧化酶(Cytochromecox

4、idase,COX)活性是一致的。另一方面,PGC-1α,即過氧化物酶體增生物激活受體γ(Peroxisomeproliferators-activatedreceptorgamma,PPARγ)共激活因子1α(PPARγcoactivator-1-α,PGC-1α),作為重要的轉(zhuǎn)錄共激活因子,是線粒體生物合成過程的關(guān)鍵分子。有研究表明,PGC-1α對NRFs的基因表達(dá)具有強(qiáng)大的誘導(dǎo)作用,可通過NRFs調(diào)節(jié)OXPHOS成分的協(xié)同表達(dá)。因

5、此,PGC-1α能促進(jìn)NRFs的基因轉(zhuǎn)錄,從而協(xié)調(diào)機(jī)體在不同能量供需狀態(tài)時的線粒體呼吸鏈功能。然而,視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮能量偶聯(lián)過程中PGC-1α和NRFs的信號調(diào)控機(jī)制亟待深入。
  來自動物試驗(yàn)以及臨床觀察的證據(jù)均表明,一磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)被認(rèn)為是神經(jīng)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)能量平衡微環(huán)境的關(guān)鍵感應(yīng)及效應(yīng)分子,但AMPK在視皮質(zhì)神經(jīng)元中的作用尚未報(bào)道。AMPK是調(diào)控線粒體功能

6、,調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝的關(guān)鍵分子,與PGC-1α關(guān)系密切;另有證據(jù)顯示,AMPK可能是NRFs信號傳導(dǎo)通路中重要的上游激活分子。因此,AMPK信號通路可能是視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮能量偶聯(lián)的關(guān)鍵信號途徑。
  本課題擬通過對視神經(jīng)元興奮依賴性體內(nèi)和體外動物模型的研究,采用細(xì)胞及分子生物學(xué)方法,探討AMPK,PGC-1α和NRFs信號在視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮能量偶聯(lián)中的作用機(jī)制。旨在為闡明AMPK調(diào)控下游靶分子參與視覺系統(tǒng)可塑性的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制提供一些

7、有意義的實(shí)驗(yàn)依據(jù),以期通過AMPK-NRFs通路為靶點(diǎn)進(jìn)行基因治療從而調(diào)節(jié)視皮質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞功能,為弱視及其它神經(jīng)發(fā)育功能不良(全)性疾病的防治提供思路。
  研究目的
  本研究的目標(biāo)是通過在體和離體實(shí)驗(yàn)研究,明確內(nèi)源性AMPK,PGC-1α和NRF-1在視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮依賴性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)與能量偶聯(lián)中的作用機(jī)制。包括:
  1.觀察視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮與線粒體功能之間的關(guān)系,明確視皮質(zhì)神經(jīng)元的興奮能量偶聯(lián),分析AMPK,PGC

8、-1α和NRF-1在偶聯(lián)中的作用。
  2.證明視覺剝奪引起的視皮質(zhì)神經(jīng)元損害是由于內(nèi)源性AMPK,PGC-1α和NRFs系統(tǒng)活性下降進(jìn)而導(dǎo)致線粒體氧化磷酸化功能下降所致。
  3.通過在體實(shí)驗(yàn)研究,明確能否通過調(diào)節(jié)AMPK的活性保護(hù)視覺剝奪后線粒體的功能,改善視皮質(zhì)神經(jīng)元的能量代謝狀態(tài)。
  實(shí)驗(yàn)結(jié)果
  1.體外培養(yǎng)大鼠視皮質(zhì)神經(jīng)元,采用KCl誘導(dǎo)神經(jīng)元去極化興奮,可興奮依賴性上調(diào)神經(jīng)元PGC-1α,NRF-

9、1及mtTFA的mRNA和蛋白表達(dá)水平;并且,同時增強(qiáng)線粒體產(chǎn)生ATP的能力。
  2.視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮顯著提高細(xì)胞內(nèi)AMPK及其下游激酶ACC的磷酸化水平,提示神經(jīng)元興奮可以激活A(yù)MPK激酶活性。
  3.另一方面,AMPK抑制劑CompoundC可以有效阻斷視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮依賴性的PGC-1α,NRF-1,mtTFA的表達(dá)水平以及ATP含量。
  4.與之對應(yīng),AMPK的激動劑,白藜蘆醇(Resveratrol)或

10、AICAR,可顯著增加視皮質(zhì)神經(jīng)元內(nèi)ATP水平,并上調(diào)PGC-1α,NRF-1,mtTFA的表達(dá)水平。該作用可被CompoundC所阻斷。
  5.采用大鼠單眼視覺剝奪(Monoculardeprivation,MD)在體模型研究發(fā)現(xiàn),視覺剝奪顯著損害對應(yīng)的視皮質(zhì)神經(jīng)元:導(dǎo)致神經(jīng)元線粒體腫脹,數(shù)量減少;神經(jīng)元內(nèi)ATP水平顯著降低。
  6.定量檢測發(fā)現(xiàn),視覺剝奪顯著抑制了對應(yīng)的視皮質(zhì)神經(jīng)元AMPK的激酶活性和磷酸化水平;PG

11、C-1α和NRF-1的表達(dá)水平也隨之降低。
  7.更為重要的是,在體給予Resveratrol治療顯著增加神經(jīng)元線粒體數(shù)量,改善線粒體形態(tài);增加神經(jīng)元內(nèi)ATP水平;激活A(yù)MPK活性,上調(diào)PGC-1α和NRF-1的表達(dá),從而可以有效抑制視覺剝奪導(dǎo)致的視皮質(zhì)神經(jīng)元損害。
  結(jié)論
  1.視皮質(zhì)神經(jīng)元興奮與能量調(diào)節(jié)緊密偶聯(lián),而AMPK是興奮能量偶聯(lián)的關(guān)鍵分子。
  2.AMPK介導(dǎo)視皮質(zhì)神經(jīng)元PGC-1α,NRF-

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