槲皮素对斑马鱼（Danio rerio）焦虑与聚群行为的影响及机制

论文摘要

槲皮素是重要的天然黄酮类化合物之一,广泛存在于人们重要的饮食来源中,如水果、蔬菜和茶等。而黄酮类化合物是具有药用性质的植物化学物质,具有抗氧化、抗炎、抗抑郁、抗菌、抗癌等作用。越来越多的研究证实了槲皮素的抗氧化、抗炎、抗癌、心脏保护等作用。但最近研究发现,槲皮素暴露还对健康具有有害影响。因此,槲皮素效应的复杂性表明充分评估其对健康的影响显得十分重要。为研究槲皮素暴露是否对鱼类产生有益或有害的影响,本实验以斑马鱼（Danio rerio）为研究对象,设置暴露浓度分别为0.01、0.1、1、10、100、1000μg/L,暴露后分析槲皮素对其焦虑和聚群行为、脑抗氧化酶活性、炎症细胞因子和细胞凋亡的影响。实验结果发现:（1）槲皮素组浓度在0.1-10μg/L时有增加聚群行为的趋势,在0.1-100μg/L时可以减少焦虑（表现为进入上半部的潜伏时间减少）。然而,1000μg/L浓度的槲皮素可能会产生不利的影响,表现为运动的减少和焦虑行为的增加;（2）脑中抗氧化酶如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的趋势是先降低后升高,超氧化物歧化酶的活性在1-100μg/L时与对照组相比有显著差异,过氧化氢酶在10μg/L时与对照组相比有显著差异;（3）炎症细胞因子如白细胞介素（IL）-6、IL-1β、环氧合酶-2（COX-2）和肿瘤坏死因子α以及抗炎细胞因子IL-10的表达的趋势是先增强后减弱,且在1μg/L时都与对照组有显著性差异;（4）细胞凋亡的关键执行者Caspase-3和促凋亡因子Bax的表达先减弱后增强,且在1μg/L、10μg/L有显著性差异,而抗凋亡因子Bcl-2的表达先增强后减弱,在1μg/L有显著性差异。（5）另外,通过TUNEL检测发现,与对照组相比,1μg/L槲皮素组中端脑皮下区阳性神经胶质细胞减少,在1000μg/L的槲皮素组中,未观察到细胞凋亡的抑制,甚至更多的细胞凋亡。由以上实验结果可知,在槲皮素暴露浓度为1μg/L时,斑马鱼的焦虑与聚群行为有最明显的改善,是对机体有利的,而当暴露浓度在1000μg/L时,通过影响各种因子而对斑马鱼焦虑与聚群产生了有害作用。为了进一步探究槲皮素影响神经-行为学的机制,我们选择代表性1μg/L、1000μg/L和对照组的样本进行转录组学分析。通过转录组分析可知:（1）在测序质量信息统计中,各组样品的Q20都达到了100%,每组clean reads在原始序列中所占的比例也都达到96%以上,说明了测序数据质量较好;（2）在测序序列与参考基因组的比对中,每组能比对到参考基因组上的Reads数目在clean reads中占的百分比,即比对效率均高于90%,说明有较好的比对率;（3）由生物信息学分析可知,在对照组VS 1μg/L槲皮素处理组中,总共筛选出1045个差异表达基因（DEGs）,其中有874个DEGs被上调,有171个DEGs被下调;在对照组VS 1000μg/L槲皮素处理组中,总共筛选出1278个差异表达基因,其中有1149个DEGs被上调,有129个DEGs被下调;（4）通过KEGG通路分析得知,在低浓度槲皮素处理组中,范可尼贫血通路表达基因的上调、吞噬体通路基因的下调可能有助于槲皮素抑制神经元的凋亡,增加免疫因子的水平,这与TUNEL检测、神经炎症因子检测结果是一致的。在经1000μg/L槲皮素暴露处理后,MAPK信号通路、内吞作用基因的上调,范可尼贫血通路基因的下调可能与机体内应激反应增加有关,这可能导致DNA损伤的修复能力降低,异常蛋白含量的增加等,最终导致神经细胞凋亡的加剧,这与TUNEL检测、神经炎症因子检测结果也是一致的,是对机体有害的。本研究表明适当浓度的槲皮素有利于斑马鱼的健康,改善斑马鱼的聚群和焦虑行为。然而,高浓度的槲皮素（如1000μg/L）会对这些行为产生不利影响。槲皮素的有益或有害作用可能涉及了多种机制,例如诱导氧化损伤、促氧化作用,调节神经炎性细胞因子和神经细胞凋亡等。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 文献综述
•   1.1 前言
•   1.2 槲皮素国内外研究进展
•     1.2.1 槲皮素的抗氧化作用
•     1.2.2 槲皮素的抗炎作用
•     1.2.3 槲皮素的抗癌作用
•     1.2.4 槲皮素的神经保护作用
•     1.2.5 槲皮素在心血管疾病方面的研究
•     1.2.6 槲皮素的有害作用
•   1.3 研究的目的及意义
• 第2章 槲皮素对斑马鱼行为的影响及神经炎症机制
•   2.1 前言
•     2.1.1 槲皮素对鱼类影响的研究
•     2.1.2 鱼类的焦虑与聚群行为
•     2.1.3 斑马鱼模型
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 实验动物及饲养
•     2.2.2 实验药品及器材
•     2.2.3 暴露方法
•     2.2.4 聚群行为测试
•     2.2.5 焦虑行为测试
•     2.2.6 生化分析
•     2.2.7 炎症因子和凋亡因子的检测
•     2.2.8 TUNEL检测
•     2.2.9 统计分析
•   2.3 实验结果
•     2.3.1 聚群行为
•     2.3.2 焦虑行为
•     2.3.3 脑组织中SOD和CAT的活力及MDA的含量
•     2.3.4 神经炎性细胞因子
•     2.3.5 脑细胞的凋亡
•   2.4 讨论
• 第3章 转录组学分析槲皮素影响神经-行为学机制
•   3.1 前言
•   3.2 方法
•   3.3 RNA-Seq文库的构建及测序
•     3.3.1 总RNA的提取
•     3.3.2 RNA建库
•   3.4 测序数据分析
•     3.4.1 原始数据的获取和质控及clean reads
•     3.4.2 参考序列比对
•     3.4.3 基因表达量统计及差异基因的筛选
•     3.4.4 差异表达基因的功能注释
•     3.4.5 差异表达基因的KEGG pathway富集分析
•   3.5 q-PCR验证
•   3.6 结果与分析
•     3.6.1 转录组测序质量信息
•     3.6.2 序列比对到参考基因组上的情况
•     3.6.3 差异表达基因的筛选
•     3.6.4 基因功能注释
•     3.6.5 DEGs的KEGG pathway富集分析
•   3.7 通路基因的验证
•   3.8 讨论
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘敏

导师: 张纪亮

关键词: 槲皮素,斑马鱼,焦虑,聚群,氧化应激,神经炎症,细胞凋亡

来源: 河南科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 河南科技大学

分类号: Q958.8

总页数: 74

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