【摘 要】
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在无脊椎动物和脊椎动物中,神经肽都是种类最多、作用广泛的一类神经调质。它们对行为的影响通常是作用于特定神经环路元件的内在特性(比如:兴奋性)和突触连接。我们利用具有实验优势的软体动物海兔的摄食环路来研究神经肽对行为的调节功能。此文中,我们研究了两种神经肽家族(leucokinins和SPTR),并阐明了它们对摄食运动程序的作用及机制。本研究论文分为三部分:首先,我们着力于研究leucokinins
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在无脊椎动物和脊椎动物中,神经肽都是种类最多、作用广泛的一类神经调质。它们对行为的影响通常是作用于特定神经环路元件的内在特性(比如:兴奋性)和突触连接。我们利用具有实验优势的软体动物海兔的摄食环路来研究神经肽对行为的调节功能。此文中,我们研究了两种神经肽家族(leucokinins和SPTR),并阐明了它们对摄食运动程序的作用及机制。本研究论文分为三部分:首先,我们着力于研究leucokinins家族神经肽。先前对于leucokinins家族神经肽的研究主要集中在节肢动物,功能主要包括对昆虫后肠的肌活性、利尿活性及摄食量的调节,但其对于特定行为的中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)的作用尚未有研究。我们在海兔中鉴定了神经肽leucokinins(Aplysia leucokinin-like peptides,ALKs)的表达。ALKs前体是目前最长的神经肽前体(由2025个氨基酸组成),其能够产生40种ALKs。此外,我们首次在神经环路水平研究了 leucokinins的功能,证明它能够调节摄食运动程序中的特定参数:使海兔齿舌伸长持续时间(protraction duration)缩短。我们还第一次证明了 leucokinins通过CPG特定中间神经元发挥作用。其次,我们研究了 SPTR家族神经肽。SPTR前体最初在腹足纲软体动物Lymnaea中发现,后来在其它软体动物和一些环节动物中也有鉴别,但没有发现功能。海兔SPTR前体先前通过EST方法被发现,但没有进一步的研究。我们首次鉴定 了海兔 SPTR-GF-DPs(Aplysia SPTR-Gene Family-Derived Peptides,apSPTR-GF-DPs)在中枢神经系统的表达,并着重研究apSPTR-GF-DP2。我们在神经环路水平鉴定了 aPSPTR-GF-DP2对摄食行为的作用,同ALKs相似,apSPTR-GF-DP2也能够使海兔摄食运动程序protraction duration缩短,并且我们阐明了 apSPTR-GF-DP2 的神经元来源 CBI-12(Cerebrobuccal intemeuron-12)以及可能的间接作用靶标B20。此外,我们通过CBI-12的多个神经肽apSPTR-GF-DP2和FCAP/CP2作用机制的比较,揭示了神经肽发挥作用的分子简并性现象。最后,由于以上两种神经肽都作用于摄食程序的protraction duration,我们深入研究了它们的作用机制。先前发现海兔摄食环路中有两个齿舌伸长终止子(protraction terminator),B64 和 CBI-5/6。我们在第一部分发现了 ALKs 的直接作用靶标B64,第二部分识别了 apSPTR-GF-DP2的间接靶标(B20)。我们现在发现apSPTR-GF-DP2 能够提高 CBI-5/6 的兴奋性。进一步,如果 protraction terminator要起作用,必然有相应的动作电位发放时间(spike timing)变化。我们发现,apSPTR-GF-DP2 能够使 CBI-5/6 spike timing 提前,同样地,ALKs 也能够使 B64 spike timing提前。总之,我们首次发现神经肽提高神经元的兴奋性并提前相应中间神经元的spike timing,从而改变运动输出。综上所述,我们鉴定了两种海兔新型神经肽在摄食环路(中枢模式发生器)的功能并阐明了其对spike timing的作用。由于神经肽广泛存在于其它动物中,而且大部分行为都是由中枢模式发生器支配的,我们所发现的新颖环路调节机制有望对其它动物中神经肽的神经调节研究有指导作用。
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