论文部分内容阅读
本研究以秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为实验材料,通过计算线虫咽部泵动的速率来检测线虫进食行为。利用反向遗传学和行为筛选,结果发现ADF感觉神经元合成释放的五羟色胺信号具有重要作用,然后通过筛选五羟色胺受体找到一种五羟色胺门控氯离子通道受体MOD-1参与到线虫的进食行为调控。MOD-1表达在多个神经元,经过进一步筛选我们发现MOD-1在RIC中间神经元表达,不仅可以恢复MOD-1缺陷线虫的进食行为,也可以使RIC神经元的钙信号水平恢复到野生线虫水平。同时MOD-1缺陷线虫RIC中间神经元对食物的钙信号强烈增加表明氯离子通道MOD-1抑制RIC中间神经元的活性。这些结果表明ADF神经元释放五羟色胺作用于RIC神经元上MOD-1受体,从而抑制RIC神经元的活性。RIC中间神经元是线虫唯一合成并释放章胺的神经元,通过筛选章胺受体缺陷线虫的咽部泵动行为,结果表明SER-3缺陷线虫仅在正常进食时咽部泵动速率相比野生线虫增加,SER-6缺陷线虫仅在饥饿状态下咽部泵动相比野生线虫减少。转基因恢复实验表明SER-3功能性表达在SIA中间神经元,而SER-6作用于AWB感觉神经元。另外,通过测量RIC神经元下游神经元的钙信号,结果发现章胺受体SER-6作用于AWB感觉神经元,SER-6基因缺陷和RIC功能缺陷均使AWB神经元钙信号减少,并且在AWB神经元表达SER-6时钙信号恢复到野生线虫水平。下一步,通过钙信号测量发现AWB感觉神经元正向作用于ADF感觉神经元。因此,我们发现两个神经回路,一个是前馈神经回路ADF→RIC→SIA,一个是反馈神经回路ADF→RIC→AWB→ADF。由于它们共有的通路中,ADF神经元到RIC神经元的信号传递是抑制性的;而在剩余的通路中,RIC→SIA神经元的神经信号对线虫进食也是抑制性的,相反RIC→AWB→ADF的神经信号是兴奋性的,因此这两个神经回路即为去抑制和去兴奋神经回路。这两个神经回路使得线虫能感受体内和体外环境不同变化,从而使线虫在体内维持一个平衡的稳态。当食物存在时,ADF感觉神经元合成并释放五羟色胺抑制RIC,从而解除RIC→SIA信号通路对咽部泵动的抑制来促进线虫进食。另一方面,饥饿状态时ADF感觉神经元释放五羟色胺减少,而RIC抑制解除,大量章胺释放到AWB神经元,从而将兴奋信号传递到ADF神经元以维持线虫基本的咽部泵动。这样使得线虫如果再次遇到食物则可以迅速恢复正常的进食行为。