慢性应激影响果蝇大脑细胞自噬的研究

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当机体由于外界环境或内部环境因子导致内环境稳态变化时产生一系列的反应称之为应激。应激促使内环境稳态失衡,而机体通过自身的应答机制来维持内部的稳态。长期或程度较为强烈的应激能够诱发无法自行复健的内稳态失衡,从而导致各种疾病的发生。大脑是受应激影响最大的器官,而慢性应激诱发的认知障碍是最常见的应激相关脑功能失常。迄今为止科学家对认知相关复杂行为的神经机制还知之甚少,应激调控学习记忆的神经分子机制十分复杂,至今仍未完全阐明。很多细胞信号通路的调控机制在无脊椎模式生物黑腹果蝇与哺乳动物之间高度保守。为了探究应激诱导认知障碍的神经分子细胞机制,本实验室在前期工作中建立了一套慢性应激诱发认知障碍的果蝇模型,对果蝇进行四天的慢性应激处理之后,其嗅觉学习和记忆能力明显下降。自噬是生物体内代谢废物清除的重要途径,其异常可能直接或间接导致多种疾病的发生,例如心脏病、过早衰老等。诱导自噬的信号发送给细胞后,细胞内部就会形成自噬体,随后自噬体与溶酶体融合,降解自噬体内部的物质。有研究发现上调果蝇蘑菇体的自噬水平能够通过保护神经元突触而影响果蝇的嗅觉记忆能力。本论文主要在生化水平上探究慢性应激影响果蝇厌恶性嗅觉学习能力的分子机制。对Ref(2)p和Atg8a-II水平的生化检测表明,在急性应激处理之后,自噬先上调再下调,继而恢复正常,而四天的慢性应激处理之后,自噬水平显著下调,暗示着自噬与慢性应激诱导嗅觉学习障碍有关。有意思的是,慢性应激处理之后,Ref(2)p和Atg8a-II水平上调的同时,TOR活性显著下调,暗示慢性应激可能破坏了自噬-溶酶体通路下游的某个环节,导致自噬流被阻断;而TOR活性的抑制是自噬流阻断的代偿效应。前期工作表明过表达Atg1,提升神经元的自噬本底水平能够保护果蝇嗅觉学习能力不受慢性应激所损害,本研究发现过表达Atg1可以有效保护自噬流不被慢性应激所阻断。而喂食氯喹,一种能够阻断自噬流的药物,也会破坏果蝇的嗅觉学习。这些结果进一步验证了上述推测,证明了慢性应激通过破坏自噬流来损害果蝇的嗅觉学习能力。在本研究中,我们还发现了a PKC对果蝇的嗅觉学习能力有重要的调控作用,过表达或者RNAi敲低a PKC都会损害果蝇的嗅觉学习能力。尽管有报道表明a PKC活性同样具有调控自噬的作用,本文的数据表明慢性应激不会影响a PKC的活性,操纵a PKC功能对慢性应激诱导学习障碍也没有产生影响。
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