神经元发育的研究,一直是神经科学的研究重点。在很长一段时间,神经元发育过程中形态、功能的变化,主要通过物理刺激、化学药物刺激后,观察神经
神经元发育的研究,一直是神经科学的研究重点。在很长一段时间,神经元发育过程中形态、功能的变化,主要通过物理刺激、化学药物刺激后,观察神经元发育是否产生变化的方法来研究。同时还有一些临床治疗过程中总结出来的经验。其测量的主要标准都以动物行为的变化以及相关蛋白的表达为主。行为学上的测验是最为简单的,通过对模式生物的几种逃避行为测试或者社会行为分析,研究人员可以轻松的观察到实验前后,被研究对象的宏观行为异常。而在分子生物学上,研究人员通过Western-blot技术,检测药物施加前后,研究对象体内的蛋白质表达量是否发生变化,从而进一步了解其机理。除此之外,几种最新的可视化技术使我们对神经元形态等,有了更直接的观察和了解。章明等人对先天性巨结肠病患者肠壁扩张段和移行段肠壁分别作全层铺片,NADPH d酶组织化学染色 ,光镜和扫描电镜下观察NOS阳性神经结构,他们发现该病可能与NOS阳性神经元在肠壁的分布与代谢异常有关系[4],此外用透射电镜观察神经元发育的特征也成为了一个重要的实验手段。激光共聚焦显微镜等先进技术的出现,使人们对神经元的观察在时空上分别达到了毫秒和微米级别,大大提高了观察精度[5]。同时,随着计算机技术发展,结合了大量神经元形态数据的神经元三维重构算法也应运而生,通过荧光染色技术和以上方法对神经元的结构和功能进行研究,已经成为目前神经科学研究的热点。运用以上技术,我们可以直接观察其形态变化,比之前的研究更为直观。而电生理技术已成功地应用于非洲爪蟾(Xenopus Laevis),以量化神经网络的连通性、突触的成熟度以及细胞的本质特性。
非洲爪蟾蝌蚪在神经科学领域作为研究的模式生物有其得天独厚的优势。首先,非洲爪蟾易于饲养,经济成本较低。相较于大鼠等哺乳动物,饲养成本高,一次只能生几胎,非洲爪蟾一次产卵可以获得大量实验材料,方便进行大规模的筛选,从而得到可靠的实验结果。其次,非洲爪蟾属于两栖类,从生物进化角度来讲,与人类亲缘关系较近,这使得实验得到的结果应用于人类时有更高的一致性。另外,非洲爪蟾蝌蚪由于其透明的皮肤,非常易于实验操作,无论是简单的拍照观察还是复杂的注射操作,都可以轻松完成。最后,目前已经有大量以非洲爪蟾为模式生物的研究成果,越来越多的研究手段和实验方法被开发出来,而这些方法可能只适用于非洲爪蟾而无法炮制到其他模式生物的研究之中。其中特别值得一提的是随着形态测量软件的开发,使得在非洲爪蟾体内短间隔地追踪和测量神经活动的三维过程能力得到了提高[6]。
研究表明,非洲爪蟾蝌蚪长期暴露于PX中会导致细胞凋亡数量的增加,同时会影响视觉刺激诱导的行为,它们通过组蛋白特定位点的乙酰化修饰而产生不同的影响,而DGA则在该过程中起到抑制作用[7]。DGA,即葡萄糖醛酸内酯,是医学上常见的解毒物,能与体内毒物结合成无毒的葡萄糖醛酸结合物而排出,有护肝解毒作用。有研究表明葡萄糖醛酸内酯在治疗苯中毒患者时,有显著的促进效果。而其对苯的同系物甲苯的治疗作用目前尚未有较多研究[8]。PX具有毒性在临床实验中已经被多次证明,而其毒性对神经系统的影响也较为严重。神经元作为神经系统构成的重要部分,其发育情况的好坏决定着神经系统是否正常。PX对神经系统产生的毒性作用,极有可能是通过对神经元发育的影响而产生的。为进一步了解在这过程中神经元形态的具体变化,本文将通过荧光染色技术,结合激光共聚焦显微镜观察和三维重构技术,对PX的毒副作用以及DGA对这一过程的拯救机制进行研究。