斑马鱼在生命科学研究领域中的应用

综述了斑马鱼在发育遗传学、人类疾病模型及新药筛选、环境毒理学等方面的研究应用进展。     

中国科学家首次敲除斑马鱼1号染色体全基因

斑马鱼,其基因和人类相似度达到87%,有＂水中小白鼠＂之称。与小白鼠相比,斑马鱼的繁殖力强、发育迅速等生物学特征,已经成为全球生命科学研究的新宠。 最近,斑马鱼1号染色体全基因敲除计划结题会暨第二届全国斑马鱼PI大会在武汉召开。会上,科学家们宣布,中国科学家基本敲除了斑马鱼1号染色体上的1333个基因,这也是世界上首次完成斑马鱼1号染色体全基因敲除计划,为研究人类疾病演化及治疗奠定了科学基石。     

Aldh3a2a敲除对斑马鱼体色的影响

本研究探讨了Aldh3a2a在斑马鱼色素细胞发育中的意义及其对醛代谢和肝脏健康的影响。利用CRISPR/Cas9技术,我们成功敲除斑马鱼体内的aldh3a2a,导致黑色素细胞、黄色素细胞和虹彩细胞合成数量减少。转录组分析揭示了基因表达谱的变化,特别是与钾通道和类固醇生物合成途径相关的基因表达谱。我们的研究结果表明,aldh3a2a和aldh1a2之间存在调控关系,对视黄酸受体信号传导有影响。GO和KEGG富集分析强调了对色素细胞发育以外的细胞过程的更广泛影响。此外,aldh3a2a基因敲除会导致醛积累,导致肝脏异常,类似于Sj?gren-Larsson综合征,本研究揭示了aldh3a2a在斑马鱼中的多方面作用及其与人类遗传疾病的相关性。     

斑马鱼泄殖腔发育的研究进展

近年来,肛门缺陷相关的遗传疾病越来越受到关注,斑马鱼泄殖腔包含肛门,研究泄殖腔的发育机制有助于增强对这类遗传病的了解。综述了斑马鱼泄殖腔的发育过程、相关信号通路以及一些标记基因等,以期为相关疾病预防和治疗提供理论依据。     

转基因斑马鱼在镉免疫毒性研究中的应用

为开发转基因斑马鱼技术在环境污染物免疫毒性研究中的应用,以转基因斑马鱼Tg(lysC:DsRed2)-Lyz fish为模型,利用斑马鱼胚胎发育技术和定量实时RT-PCR技术,探讨了Cd对斑马鱼仔鱼的免疫毒性及其作用机制。结果表明,0.01μmol·L~(-1)CdCl_2即可显著抑制转基因斑马鱼胚胎的孵化(P=0.013),当暴露浓度增大到0.1μmol·L~(-1)时,斑马鱼胚胎24 h血流障碍和52 h孵化抑制这两个毒性效应都大幅增强,且剂量-效应关系显著。0.1μmol·L~(-1)CdCl2使得溶菌酶(lysozyme C,lyz)标记的斑马鱼仔鱼体内中性粒细胞数量增多,且趋向肝脏部位聚集。免疫毒性的作用机制与斑马鱼仔鱼体内金属硫蛋白相关基因(dMT)和炎症相关基因(serp、tnf)表达的诱导,以及癌症抑制相关基因(ccgn1、chk2、p53)表达的抑制有相关性。研究表明,转基因斑马鱼Tg(lysC:DsRed2)在重金属污染物免疫毒性评价中具有重要意义。     

水稻幼苗响应氰化物胁迫的基因表达谱差异分析

为筛选水稻参与氰化物胁迫响应的关键基因，采用Agilent4×44 K水稻全基因组芯片，分析了氰化钾和铁氰化钾胁迫下水稻幼苗叶片和根系的基因表达特征。结果表明：氰化钾和铁氰化钾处理下，从水稻根系中分别筛选到1841和3037个差异表达基因，从水稻叶片中分别筛选到734和1805个差异表达基因；氰化钾处理下，细胞壁代谢和抗逆相关的基因在根中显著上调表达；铁氰化钾处理下，水稻叶中解毒相关基因显著上调表达，说明氰化物能诱导水稻基因差异表达；与细胞解毒作用和抗逆相关的基因、与细胞壁和次生代谢途径相关的基因以及转录因子类基因的表达均显著上调，表明2种氰化物处理下水稻根系和叶片均可能通过调节其体内的一些代谢途径和一些酶的催化活性来应对氰化物的胁迫，积极诱导与防御相关的基因，并通过主动吸收和转运等代谢过程将氰化物代谢解毒，以降低对植物的伤害。     

巴马小型猪高脂诱导模型建立及其肝脏转录组学研究

利用高脂饲料诱导建立巴马小型猪代谢疾病模型并分析肝脏转录组变化。选取1月龄巴马小型猪24头,随机分为对照组与高脂诱导组,对照组饲喂普通饲料,高脂诱导组饲喂含2.0%胆固醇饲料,定时监测体重、血常规及生化指标,6个月后试验结束,作心脏冠状动脉造影、器官组织学检测及肝脏转录组分析。结果表明,高脂诱导组个体饲喂4个月体重显著高于对照组,诱导期后血液生化指标中甘油三酯显著高于对照组,饲喂6个月时冠状动脉造影及器官组织切片未见显著病变,肝脏转录组分析显示高脂诱导组与对照组相比有2 468个差异表达基因,主要与代谢途径相关。为期6个月的高脂饲喂未致巴马小型猪明显代谢性疾病及心血管病变,但血液甘油三酯水平显著升高,显著影响肝脏代谢途径相关基因表达。文章系统探讨高脂诱导模型,结合血液生化、组织学、冠脉造影及肝脏转录组分析,进一步获得代谢通路相关潜在标记基因,为建立理想小型猪代谢疾病模型提供参考。     

转基因和基因编辑猪的研究进展

猪是重要的农业经济动物,其在遗传背景、解剖学、生理病理学、营养代谢和疾病特征等方面与人类高度相似,是农业生产性状改良、人类疾病动物模型和异种器官移植研究的重要对象。随着ZFN、TALEN和CRISPR等基因编辑技术的出现,转基因或基因编辑猪的研究取得快速发展。本文将结合当前我国转基因及基因编辑猪的研究现状,对基因编辑技术在农业生产性状改良如提高产肉量、改善肉质、提高抗病能力和建立人类疾病模型、动物生物反应器、异种器官移植等方面进行综述,以期为猪遗传改良和医学研究提供参考。     

糖原贮积症Ⅴ型斑马鱼疾病模型的构建及其表型分析

建立肌型糖原磷酸化酶基因pygma和pygmb突变体斑马鱼疾病模型,对人类PYGM基因突变导致的糖原贮积症Ⅴ型(glycogen storage disease typeⅤ,GSDⅤ)的研究具有重要意义。利用CRISPR/Cas9技术成功敲除了斑马鱼pygma和pygmb基因,分别获得pygma^(-11bp-/-)和pygma^(+14bp-/-)两种纯合突变体,以及pygmb^(+1bp-/-)和pygmb^(-2bp-/-)两种纯合突变体。过碘酸希夫糖原染色(periodic acid Schiff stain)实验显示pygma^-/-和pygmb^-/-纯合突变体心脏和肌肉组织出现明显的糖原累积。对野生型斑马鱼15个早期发育时间点以及12个成鱼组织中pygma和pygmb基因表达分析显示,pygma和pygmb早期发育阶段表达模式相似,从24 hpf到125 hpf,两基因表达量总体呈上升趋势,且pygmb的上升幅度大于pygma的上升幅度。在检测的12个组织中,pygma和pygmb只在少数几个组织中有明显表达。pygma在肌肉组织中表达最高,其次为心脏和皮肤组织;pygmb在心脏、脑、眼睛3个组织中高表达,在肌肉组织中也有表达,但表达量相对较低。斑马鱼pygma^-/-和pygmb^-/-突变体具有GSDⅤ病肌肉糖原累积的典型特征,该疾病模型的建立为进一步研究糖原贮积症的发病进程、详细机制和药物筛选等治疗策略提供基础数据。     

中药多糖抗四氯化碳诱导肝损伤的研究进展

正肝脏是人体内重要的代谢器官,容易被外源物质如酒精和毒素等损伤。肝损伤是常见的肝脏类疾病,持续肝损伤常常会进一步演化为肝纤维化、肝硬化甚至肝细胞癌等从而威胁人的生命安全。持续的肝损伤目前筛选有效的保肝药物最常用的手段是用四氯化碳(CCl4)诱导肝损伤。中药在治疗肝脏类疾病中已经有近千年的历史,其含有多种活性成分且副作用小。研究发现,中药多糖类提取物在四氯化碳肝损伤的治疗中具有很好的疗效。通过对近几年中药多     

斑马鱼作为模式动物在鱼类病原学中的研究进展

斑马鱼模型在人类病害的研究上有广泛的应用,其遗传背景较清晰、分子生物学信息资源丰富。该文介绍有关斑马鱼遗传背景的信息资源,以及斑马鱼与水产病害模型的研究进展。     

风湿病治疗常用中药肝损伤的研究概况

风湿病是临床上常见的多发病、疑难病之一,缠绵难愈,需长期服药,有的甚至需终身用药,目前尚无理想的根治药物。中医药在治疗风湿病方面历史悠久,具有广泛的应用范围和独特的临床疗效,但在长期的临床应用中,药物安全性也越来越受到重视。本文通过查阅近几年国内外相关文献,总结了治疗风湿病具有肝损伤的常用单味中药及特点,从其肝损伤原因和防治方面作出简要的归纳总结,为临床合理使用相关药物提供参考。     

敌草快对斑马鱼组织损伤及慢性肝脏损害作用

探讨敌草快对斑马鱼(Brachydanio rerio)的毒性效应及其致毒机理。观察敌草快对斑马鱼鳃和肝脏组织的急性损伤效应,并分析慢性敌草快胁迫对斑马鱼肝脏超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽-S转移酶(GST)、丙二醛(MDA)和甘油三酯(TG)的影响。敌草快对斑马鱼的96 h半致死浓度(LC50)为16.92 mg·L~(-1);斑马鱼暴露于8.46、4.23、1.69 mg·L~(-1)敌草快中96 h后,苏木精-伊红(H-E)染色显示鳃小片出现卷曲变形、上皮细胞排列不规则和细胞脱落现象,肝细胞呈现明显的肿大,胞质产生空泡化,局部区域细胞坏死、溶解,斑马鱼鳃和肝脏组织的损伤程度随着敌草快浓度的增加而加重;暴露于1.69、0.84 mg·L~(-1)和0.34 mg·L~(-1)敌草快中28 d后,斑马鱼肝脏的SOD活性变化表现为降-升-降,并呈现出剂量效应;1.69 mg·L~(-1)和0.84 mg·L~(-1)敌草快处理组肝脏的GST活性表现为先升后降,28 d时显著低于对照组(P0.01),0.34 mg·L~(-1)敌草快处理组肝脏的GST活性无显著变化(P0.05);与对照组相比,处理组肝脏的MDA含量在第7 d和14 d变化均不明显(P0.05),在第28 d时0.84 mg·L~(-1)和1.69 mg·L~(-1)敌草快处理组肝脏的MDA含量极显著升高(P0.01);处理组斑马鱼肝脏中TG的含量均从14 d开始出现增加。水体中的敌草快对斑马鱼有较严重的急性损伤作用,长时间暴露于低浓度敌草快中的斑马鱼,其肝脏会发生氧化应激反应,肝脏代谢功能也会受到影响。     

衰老对斑马鱼呼吸代谢和游泳行为的影响

以模式生物斑马鱼作为实验对象,首先从躯体形态和繁殖能力上对6月龄与30月龄斑马鱼的特征进行了区分,而后分别比较了6月龄和30月龄斑马鱼在昼夜节律、应激行为和呼吸代谢方面的差异,研究衰老对斑马鱼代谢和行为的影响。结果显示:30月龄斑马鱼脊柱弯曲,并且在产卵量、受精率、孵化率和成活率等方面均低于6月龄斑马鱼,显示出明显的衰老特征。6月龄斑马鱼昼夜间的游泳行为具有明显的节律性,与30月龄斑马鱼相比,其白天活动量大,夜晚静息,昼夜间游泳行为具有显著差异。当遭受驱逐刺激后,6月龄斑马鱼的快速游泳距离、快速游泳时间和平均游泳速度均高于30月龄斑马鱼(P 0. 05);当遭受光照刺激后,6月龄斑马鱼的快速游泳距离和平均游泳速度高于30月龄斑马鱼(P 0. 05)。应激行为实验结果表明:衰老斑马鱼的应激游泳能力显著低于年轻斑马鱼。30月龄斑马鱼的标准代谢率(SMR)、最大代谢率(MMR)和代谢范围(MS)低于6月龄斑马鱼(P 0. 05),与应激游泳行为的差异一致。繁殖、代谢和应激游泳行为是鱼类重要的生理活动,研究衰老与年轻斑马鱼的生理行为,有助于进一步理解衰老对机体生理功能的影响,并为深入探究衰老对斑马鱼代谢和行为影响的内在机制奠定基础。     

斑马鱼胰腺发育的研究进展

准确理解发育过程中的分子事件从而调控胰腺发育,对临床医学相关的糖尿病、肥胖、胰腺癌和疾病有着重要影响。1996年以前,胰腺发育和分化研究的主要动物模型是老鼠和与早期发育相关的鸡和爪蟾。斑马鱼作为一个新的研究模型,通过参与功能基因组学、遗传学和体内全胚胎观察,斑马鱼已经大范围应用和基因功能的多维度定义在胰腺的形成和分化过程中。主要介绍了模式动物斑马鱼早期胰腺发育和形态建成。     

Immunotherapeutic approaches to Alzheimer's disease

Although neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease are not classically considered mediated by inflammation or the immune system, in some instances the immune system may play an important role in the degenerative process. Furthermore, it has become clear that the immune system itself may have beneficial effects in nervous system diseases considered neurodegenerative. Immunotherapeutic approaches designed to induce a humoral immune response have recently been developed for the treatment of Alzheimer's disease. These studies have led to human trials that resulted in both beneficial and adverse effects. In animal models, it has also been shown that immunotherapy designed to induce a cellular immune response may be of benefit in central nervous system injury, although T cells may have either a beneficial or detrimental effect depending on the type of T cell response induced. These areas provide a new avenue for exploring immune system-based therapy of neurodegenerative diseases and will be discussed here with a primary focus on Alzheimer's disease. We will also discuss how these approaches affect microglia activation, which plays a key role in therapy of such diseases.     

Genetic analysis of digestive physiology using fluorescent phospholipid reporters

Zebrafish are a valuable model for mammalian lipid metabolism; larvae process lipids similarly through the intestine and hepatobiliary system and respond to drugs that block cholesterol synthesis in humans. After ingestion of fluorescently quenched phospholipids, endogenous lipase activity and rapid transport of cleavage products results in intense gall bladder fluorescence. Genetic screening identifies zebrafish mutants, such as fat free, that show normal digestive organ morphology but severely reduced phospholipid and cholesterol processing. Thus, fluorescent lipids provide a sensitive readout of lipid metabolism and are a powerful tool for identifying genes that mediate vertebrate digestive physiology.     

白玉菇多糖对免疫低下型小鼠肝脏和肾脏抗氧化作用的影响

以白玉菇精多糖(RPHM)为试验材料,建立环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠模型,测定相关抗氧化指标,探究RPHM对小鼠肝脏、肾脏免疫活性作用的影响。将60只小鼠随机分为空白组、阳性对照组、模型组以及RPHM高、中、低不同剂量组,通过检测各组肝脏和肾脏中超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽氧化物酶(GSH-Px)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、谷胱甘肽(GSH)含量和丙二醛(MDA)含量5项抗氧化指标,考察肝脏、肾脏功能免疫特性的变化。结果表明,与模型对照组相比,RPHM可以显著提高肝脏和肾脏的SOD活性、GSH-Px活性、CAT活性和GSH含量(P0.01),降低肝脏和肾脏的MDA含量(P0.01)。RPHM能提高免疫低下型小鼠的肝脏免疫能力,改善小鼠肾脏的免疫调节能力。