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上源帮您读文献—缺少食物对线虫摄食行为的影响

来源:生物谷 2017-11-01 13:26

读英文文献是一件很苦很累的差事,我们今天就把这个这篇论文大卸八块,提取出最有用部分以中文的形式活生生的呈现在您的面前,让您得到最最生猛劲爆的实验材料和数据的同时,将文章的脉络和主题精华内化为自己的思路。
·  论文英文名是《Multiple excitatory and inhibitory neural signals converge to fine-tune Caenorhabditis elegans feeding to food availability》
·  论文的标题翻译为中文是:通过多种刺激和抑制神经信号对秀丽线虫摄食的细微调节。实际上就是一个关于“吃”的问题。
·  其中的一位作者也是我们上源生科的客户,很荣幸的能为这样牛x的科学家服务。再次向他选择了我们的服务表示深深的感谢。
·  以下是给大家带来食材,拿去不谢。

   
摘要

线虫虽然看起来挺简单的只会“吃”和“生孩子”,但其实背后的有一个复杂的调控网络。由于线虫在进食时咽部会抽动,观察记录咽部的抽动(以下简称为:咽抽)情况就可以了解其进食情况。相反,我们控制咽部抽动情况就可以了解与“吃”相关的神经活动的基础。

研究表明,缺少食物的情况下,咽抽由特定的神经机制、胆碱和蛋白带动的。

文中提到了UNC-31这个突触蛋白,这个蛋白就是一个抑制“吃”的信号蛋白。

UNC-31是一个抑制信号,而不是作为神经肽或谷氨酸转移的作用。

在激光消融了咽和中枢神经的连接后,咽抽仍然不受影响,说明了触发咽抽的神经信号可能存在于体液或肠道中。

原来线虫的“吃”是不受神经系统控制的,而是受肠道控制的,如果把这个关系投射到人体上,就是说吃是不受人大脑所控制的,现实中还真是有点这个味道,只不过我们人类毕竟还是有社会属性的,会去考虑什么时候该吃,什么时候不该吃。
介绍了文章的主要内容,以下就是一些我们的技术人员辛苦为大家翻译的文章具体食材,今天请大家拿去不谢!回头有需要线虫技术服务,一定要来找我们上源生科哦。

一定记得哦!

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一、材料方法
(一)在这个研究中所用到的虫株
·  N2做线虫的都知道这个虫株,野生型虫株。
·  nEx1997 (Pgpa-16::GFP) 由显微注射得到
·  双突变线虫:双突变线虫是两个突变株的线虫通过雌雄杂交获得的虫株,同时带有两个突变基因。
eat-4(ky5);unc-31(e169)
unc-31(e928); egl-3(ok979)
·  从CGC得到虫株
   
·  特殊虫株
RWK102 egl-3(n150);eat-4(n2474)由R. Komuniecki laboratory赠送

   
(二)在有食物和没有食物的情况下计算咽抽
用L4+1d old的同步化线虫进行计算
以N2作为对照
每条虫测量1分钟
然后将虫体转到第一个无食物的平板上,给他1分钟清理以下自身粘附的细菌
再转移到第二个无食物的平板上
在8小时的周期内记录咽抽频率和间隔。

    
(三)激光消融
激光消融的所用的仪器是Micro Point laser 参数(VSL-337; output 337 nm, 142μJ; Laser Science Inc., Cambridge, MA, USA)
==========插播一下:用激光消融在线虫虫体上进行显微解剖===============扩展视频-如何使用激光消融消融神经并观察神经再生
https://www.jove.com/video/2707/in-vivo-laser-axotomy-in-c-elegans
用到的虫株有EG1285 or CZ1200
视频中用到的激光消融器是Photonic Scientific公司的MicroPoint Ablation Laser System

线虫麻醉剂配方

激光器
===================

  
二、结果
(一)缺少食物抑制咽抽的两个阶段
在有食物的平板上N2前期可以达到200次/分钟,而在没有食物的平板上基本没有咽抽。
(二)在缺食物时Acetylcholine 增加咽抽;glutamate和5-HT抑制咽抽。
(三)在缺食物时GABA和dopamine(多巴胺)促进咽抽。
(四)在缺食物时突触蛋白unc-31突变线虫会持续咽抽。
(五)不管有没有食物,神经蛋白信号具有对咽抽都有刺激效应。
(六)在缺食物时,有两个信号途径对进食行为进行微调。
(七)激光消融外咽和咽部神经的连接后,不影响咽抽。

  
三、讨论

讨论部分主要围绕着抑制信号抑制与激活来谈的
(一)前期(0-120分钟是)咽抽是处于被抑制状态,到后期虽然也是处于抑制状态,但时不时的还有一些波动。可以这样说在没有食物的时候,嘴巴还在不停的做出吃东西的动作,这对线虫到底有什么意义呢?一种解释是线虫在进行虚拟进食,这样有可能在食物周围探测到食物的存在。另一种解释是说,即使吃不到食物,也要补充水分。
(二)感觉神经元活动建立的情况下,即使去除食物也可以选择性地激活和驱动不同的下游电路,改变觅食行为。在最简单的情况下,这种抑制可以通过食物存在的情况下正常进食兴奋信号的缺失或减少来实现。另一种情况是,在缺乏食物的情况下,可能有一种促进或抑制咽活性的机制,或者,在更复杂的模型中,咽抽吸率可以同时受兴奋和    抑制信号的调制。
(三)我们研究了线虫进入一个没有食物的新环境时减少咽部抽动的机制。
(四)在缺食物时,主要抑制信号需要抑制咽抽的证据来自突变体unc-31,它的抽速是野生线虫的5倍。
(五)我们那认为unc-31和egl-3在缺食物时的相反行为是由于突变体分别隐藏了抑制或刺激神经肽的不足。为了证实这个理论,作者制备了unc-31和egl-3的双突变体,双突变预测会出现两种突变的中间表型,也是和野生型线虫在缺少食物时的表型类似。但实际上双突变体咽抽的速率极慢,与egl-3的的速率类似。这里可能存在着的上位关系,表明抑制unc-31信号功能在刺激egl-3功能的上游。
(六)我们发现unc-31的连续咽抽与谷氨酸信号缺陷的eat-4的表型是一样的,这表明unc-31中的连续咽抽也可能缺少谷氨酸信号。
(七)观察还发现神经肽缺陷型的突变egl-3和egl-21的咽抽少于野生虫株,特别是在缺食物的时候,这表明无论有没有食物,单纯的神经肽刺激就可以促进咽抽。

总结:我们的观察显示了缺少食物会导致抑制进食。我们的分析表明了虫体会感知到缺少食物后有两个重要结果。第一是启动抑制途径来抑制咽抽;第二是还存在兴奋胆碱能和肽能的驱动。

线虫对摄食行为的调控具有一个基础框架,摄食行为的在局部的、激素的刺激和抑制系统汇聚形成一个精密的对食物摄入的调控体系。这提示我们”吃”是非常保守的,所谓保守意味着人和线虫存在着共性之处,并且说明线虫在研究复杂调控机制上是一个很有研究价值的动物模型。

Fig. 1


Fig. 2

   
Figure5

   
上图说明了几点
 有食物的情况下,有利于通过神经传导(ACh、谷氨酸、5-HT等)或神经激素(GABA、神经肽)可以直接促进咽抽。
 缺少食物的情况下,刺激和抑制途径会起作用,咽抽速率是有食物时的大约五分之一。
 谷氨酸信号在有食物时是一种刺激,而在没有食物时是一种抑制信号。
 不依赖于谷氨酸抑制是 UNC-31依赖的回路,这个回路主要是抑制功能。
 线虫的物理探查是否存在食物的行为是通过前面描述的这些感受器来调节的。 (生物谷 bioon.com)

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