基于果蝇模式生物的幼年期睡眠剥夺对其成年后睡眠的影响及基因表达的变化研究

发布时间：2017-04-05 02:03

  本文关键词：基于果蝇模式生物的幼年期睡眠剥夺对其成年后睡眠的影响及基因表达的变化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的：探讨幼年期睡眠剥夺对其成年后睡眠的影响及基因表达的变化。方法：第一部分 果蝇幼年期及成年后睡眠特征的研究一、果蝇幼年期睡眠特征的研究选取2日龄野生型CS品系雄性黑腹果蝇32只,利用DAMS果蝇活动监测系统的监测方法,连续记录果蝇的幼年期(2-6日龄)睡眠,以果蝇睡眠时间、睡眠-觉醒节律作为评价指标,研究果蝇幼年期的睡眠特征。二、果蝇成年后睡眠特征的研究承接幼年期果蝇继续进行监测,利用DAMS果蝇活动监测系统的监测方法,连续记录果蝇的成年后(7-40日龄)睡眠,以果蝇睡眠时间、睡眠-觉醒节律作为评价指标,研究果蝇成年后的睡眠特征。第二部分 机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征的影响研究一、机械性剥夺对果蝇幼年期睡眠特征的影响研究选取2日龄野生型CS品系雄性黑腹果蝇32只,利用DAMS果蝇活动监测系统的监测方法,连续记录SNAS机械刺激剥夺果蝇的幼年期(2-6日龄)睡眠,以果蝇睡眠时间、睡眠-觉醒节律作为评价指标,研究机械性剥夺对果蝇幼年期睡眠特征的影响。二、机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征的影响承接机械性剥夺的幼年期果蝇继续进行监测,利用DAMS果蝇活动监测系统的监测方法,连续记录果蝇的成年后(7-40日龄)睡眠,以果蝇睡眠时间、睡眠-觉醒节律作为评价指标,研究机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征的影响。第三部分 机械性剥夺对4日龄和20日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究一、机械性剥夺对4日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究选取2日龄野生型CS品系雄性黑腹果蝇,随机分为空白组和模型组,各组96只。利用果蝇活动监测系统及SNAS机械刺激剥夺装置对果蝇进行睡眠剥夺至4日龄晚上20：00整,取此时间点果蝇头部为样品,利用NGS的Illumina测序平台,建立机械剥夺4日龄果蝇头部转录表达谱,以果蝇基因表达差异为评价指标,重点分析与睡眠有关的基因。从而研究机械性剥夺对果蝇幼年期睡眠特征影响的机制。二、机械性剥夺对20日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究选取2日龄野生型CS品系雄性黑腹果蝇,随机分为空白组和模型组,各组96只。利用果蝇活动监测系统及SNAS机械刺激剥夺装置对果蝇进行睡眠剥夺至4日龄晚上20：00整后继续在监测管中饲养,于20日龄晚上20：00整取此时间点果蝇头部为样品,利用NGS的Illumina测序平台,建立机械剥夺20日龄果蝇头部转录表达谱,以果蝇基因表达差异为评价指标,重点分析与睡眠有关的基因。以果蝇基因表达差异为评价指标,研究机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征影响的机制。结果：第一部分果蝇幼年期及成年后睡眠特征的研究一、果蝇幼年期睡眠特征的研究1、平均睡眠时间方面：实验结果表明：果蝇幼年期白天平均睡眠时间在2-5日龄呈现下降趋势6日龄呈现上升的趋势,与2日龄相比较,3日龄果蝇白天平均睡眠时间下降明显；夜晚平均时间在呈现先上升后下降再上升后平缓下降的趋势,与2日龄相比较,3日龄果蝇夜晚平均时间上升明显；全天平均睡眠时间呈现先下降后平缓的趋势。在连续5天的监测中,与前一日龄比较,果蝇第3日龄白天平均睡眠时间缩短,两者比较具有显著性差异(p0.05)；夜晚平均睡眠时间延长,两者比较具有显著性差异(p0.05)。其余日龄白天、夜晚、全天平均睡眠时间均没有显著性差异(p0.05)。2、睡眠-觉醒节律方面：实验结果表明：2日龄果蝇的睡眠-觉醒呈现昼夜节律变化,且睡眠呈现片段化。在7：00和19：00明暗交替前后出现觉醒高峰,其觉醒状态约持续3小时。其中白天平均睡眠时间为457.19min,其睡眠特征为8：30-17：00集中出现睡眠。夜晚平均睡眠时间为417.66min,低于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为20：00-5：30集中出现睡眠。其他日龄果蝇与2日龄果蝇睡眠-觉醒节律基本相同,但3日龄在平均睡眠时间上与2日龄比较白天平均睡眠时间缩短,夜晚平均睡眠时间延长,具有显著性差异,夜晚平均睡眠时间高于白天平均睡眠时间。其余日龄果蝇夜晚平均睡眠时间均高于白天平均睡眠时间。二、果蝇成年后的睡眠特征的研究1、平均睡眠时间方面：实验结果表明：果蝇成年后白天、夜晚、全天平均睡眠时间均呈现上升的总趋势。在连续34天的监测中,与前一日龄各平均睡眠时间比较,果蝇第9日龄白天平均睡眠时间缩短,两者比较具有显著性差异(p0.05)；第12日龄、18日龄夜晚平均睡眠时间延长,各自与前一日龄各平均睡眠时间比较,两者比较具有显著性差异(p0.05)。其余日龄白天、夜晚、全天平均睡眠时间均没有显著性差异(p0.05)。2、睡眠-觉醒节律方面：实验结果表明：7日龄果蝇的睡眠-觉醒呈现昼夜节律变化,且睡眠呈现片段化。在7：00和19：00明暗交替前后出现觉醒高峰,其觉醒状态约持续3小时。其中白天平均睡眠时间为399.53min,其睡眠特征为8：30-17：00集中出现睡眠。夜晚平均睡眠时间为442.81min,高于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为20：00-5：30集中出现睡眠。8～30日龄果蝇与7日龄果蝇睡眠-觉醒节律基本相同,但16-30日龄果蝇的觉醒高峰持续时间与7日龄果蝇相比有所延长。9日龄果蝇在平均睡眠时间上与8日龄比较白天平均睡眠时间缩短具有显著性差异,12日龄、18日龄果蝇在夜晚平均睡眠时间上与各自前一日龄比较延长具有显著性差异。31日龄果蝇与30日龄果蝇睡眠-觉醒节律不同,31日龄果蝇的睡眠-觉醒未呈现明显昼夜节律变化,且睡眠呈现片段化增多。在7：00和19：00明暗交替前后未出现明显觉醒高峰,其中白天平均睡眠时间为537.81min,其睡眠特征为睡眠呈现片段化出现。夜晚平均睡眠时间为595.94min,高于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为睡眠呈现片段化出现。32-40日龄31日龄果蝇睡眠-觉醒节律基本相同。第二部分机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征的影响研究一、机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其幼年期睡眠特征的影响1、平均睡眠时间方面：实验结果表明：机械性剥夺果蝇幼年期白天平均睡眠时间呈现先平缓后下降再上升再下降的变化趋势,与3日龄相比较,4日龄果蝇白天平均睡眠时间下降明显,与4日龄相比较,5日龄果蝇白天平均睡眠时间上升明显,与5日龄相比较,6日龄果蝇白天平均睡眠时间下降明显；夜晚平均时间呈现上升的趋势,与5日龄相比较,6日龄果蝇夜晚平均时间上升明显；全天平均睡眠时间呈现先上升后下降再上升的趋势,与4日龄相比较,5日龄果蝇全天平均时间上升明显,与5日龄相比较,6日龄果蝇全天平均时间上升明显。在连续5天的监测中,与前一日龄比较,果蝇第4、6日龄白天平均睡眠时间缩短,两者比较具有极显著性差异(p0.01)；第5日龄白天平均睡眠时间延长,两者比较具有极显著性差异(p0.01)；第6日龄夜晚平均睡眠时间延长,两者比较具有极显著性差异(p0.01)。第5日龄全天平均睡眠时间延长,两者比较具有极显著性差异(p0.01)；第6日龄全天平均睡眠时间延长,两者比较具有显著性差异(p0.05),其余日龄果蝇白天、夜晚、全天平均睡眠时间均没有显著性差异(p0.05)。2、睡眠-觉醒节律方面：实验结果表明：2日龄果蝇的睡眠-觉醒呈现新昼夜节律变化,白天睡眠呈现片段化,夜晚受机械剥夺影响,夜晚连续活动时间明显增加。在7：00和19：00明暗交替前后出现觉醒高峰,其觉醒状态约持续3小时。其中白天平均睡眠时间为407.65min,其睡眠特征为8：30-17：00集中出现睡眠。夜晚平均睡眠时间为211.41 min,低于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为22：00-4：00有睡眠状态。3日龄果蝇与2日龄果蝇睡眠睡眠-觉醒节律不同,睡眠-觉醒呈现新昼夜节律变化,白天睡眠呈现集中化与片段化同时出现,夜晚受机械剥夺影响,夜晚连续活动时间明显增加。在7：00和19：00明暗交替前后出现觉醒高峰,其觉醒状态约持续5小时。其中白天平均睡眠时间为410.OOmin,其睡眠特征为8：30-12：00连续睡眠时间增加,出现集中的睡眠反跳现象,节律相位发生偏移。夜晚平均睡眠时间为246.41min,低于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为22：00-4：00有睡眠状态。4、5日龄与3日龄果蝇睡眠睡眠-觉醒节律基本相同。6日龄果蝇5日龄果蝇睡眠睡眠-觉醒节律不同,睡眠-觉醒呈现新昼夜节律变化,白天睡眠呈现集中化与片段化同时出现,夜晚睡眠呈现片段化,夜晚受机械剥夺影响,夜晚连续活动时间未明显增加。在7：00和19：00明暗交替前后出现觉醒高峰,其觉醒状态约持续3小时。其中白天平均睡眠时间为423.13min,其睡眠特征为8：30-12：00连续睡眠时间增加,出现集中的睡眠反跳现象,节律相位发生偏移。夜晚平均睡眠时间为439.06min,高于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为20：00-5：30集中出现睡眠。二、机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征的影响1、平均睡眠时间方面：实验结果表明：机械性剥夺果蝇幼年期睡眠其成年后白天、夜晚、全天平均睡眠时间均呈现上升的总趋势。在连续34天的监测中,与前一日龄比较,第12日龄、18日龄、29日龄夜晚平均睡眠时间延长,两者比较具有显著性差异(p0.05)。其余日龄白天、夜晚、全天平均睡眠时间均没有显著性差异(p0.05)。2、睡眠-觉醒节律方面：实验结果表明：7日龄果蝇的睡眠-觉醒呈现昼夜节律变化,且睡眠呈现片段化。在7：00和19：00明暗交替前后出现觉醒高峰,其觉醒状态约持续3小时。其中白天平均睡眠时间为359.69min,其睡眠特征为8：30-17：00集中出现睡眠。夜晚平均睡眠时间为497.66min,高于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为20：00-5：30集中出现睡眠。此部分结果与第一部分实验二中,7日龄果蝇睡眠-觉醒节律基本相同。8-25日龄果蝇与7日龄果蝇睡眠-觉醒节律基本相同,但11-15日龄与7日龄果蝇相比7：00前后节律相位偏移,睡眠状态增多,觉醒高峰持续时缩短；16-25日龄果蝇的觉醒高峰持续时间与7日龄果蝇相比有所延长。12、17、29日龄果蝇在夜晚平均睡眠时间上与各自前一日龄比较延长具有显著性差异。26日龄果蝇与25日龄果蝇睡眠-觉醒节律不同,26日龄果蝇的睡眠-觉醒未呈现明显昼夜节律变化,且睡眠呈现片段化增多。在7：00和19：00明暗交替前后未出现明显觉醒高峰,其中白天平均睡眠时间为560.94min,其睡眠特征为睡眠呈现片段化出现。夜晚平均睡眠时间为595.47min,高于白天平均睡眠时间,其睡眠特征为睡眠呈现片段化出现。26-40日龄与25日龄果蝇睡眠-觉醒节律基本相同。第三部分机械性剥夺睡眠对4日龄和20日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究一、机械性剥夺睡眠对4日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究实验结果表明：与空白组比较,模型组果蝇采用DEGseq进行基因差异表达分析,选取|log2Ratio|≥1和q0.05的基因作为差异表达基因,共筛选出差异表达基因1521个,其中表达上调基因1244个,表达下调基因268个。与睡眠有关基因包括HK、Slo、Obp44a、Nf1、Obp99a等。二、机械性剥夺睡眠对20日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究实验结果表明：与空白组比较,模型组果蝇采用DEGseq进行基因差异表达分析,选取|10g2Ratio|≥1和q0.05的基因作为差异表达基因,共筛选出差异表达基因1592个,其中表达上调基因956个,表达下调基因636个。与睡眠有关基因包括HK、Gr39b、Gr28b、Obp99a等。结论：1.幼年期和成年期的果蝇睡眠特征随日龄增加有所改变。2.机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其睡眠特征有很大影响。主要表现为自身平均睡眠时间和睡眠-觉醒节律改变。其影响的作用机制与果蝇脑内和睡眠密切相关的HK、Slo、Obp44a、Nf1基因表达量上调；Obp99a基因表达量下调有关。3.机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征一定影响。主要表现为改变自身12、17、29日龄的平均睡眠时间,并且11-15日龄7：00前后节律相位偏移,25-30日龄睡眠-觉醒节律改变。其影响的作用机制与果蝇脑内和睡眠密切相关的HK、Gr28b基因表达量上调；Obp99a、Gr39b基因表达量下调有关。
【关键词】：幼年期 机械性剥夺 睡眠 果蝇 基因
【学位授予单位】：黑龙江中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R740
【目录】：

• 缩略语表5-6
• 中文摘要6-12
• ABSTRACT12-20
• 前言20-21
• 文献综述21-38
• 1 幼年期与睡眠21-23
• 1.1 幼年期21-22
• 1.2 幼年期的睡眠特征22
• 1.3 幼年期睡眠障碍对成年后的影响22-23
• 2 果蝇与睡眠23-26
• 2.1 果蝇的生物学特征23
• 2.2 果蝇在睡眠研究中的应用23-26
• 3 基因与睡眠26-30
• 3.1 基因与睡眠26-27
• 3.2 果蝇的基因与睡眠27-30
• 4 第二代测序技术的研究概况30-32
• 4.1 基因测序技术的发展30
• 4.2 第二代测序技术简介30-31
• 4.3 第二代测序技术的优势31
• 4.4 第二代测序技术的流程31-32
• 5 课题研究思路与技术路线32-38
• 5.1 研究思路32-34
• 5.2 技术路线34-38
• 实验部分38-102
• 第一部分 果蝇幼年期及成年后睡眠特征的研究38-57
• 一、果蝇幼年期睡眠特征的研究38-47
• 1 实验材料38-39
• 2 实验环境39
• 3 实验方法39-42
• 4. 实验结果42-46
• 5 小结46-47
• 二、果蝇成年后睡眠特征的研究47-57
• 1 实验材料47
• 2 实验环境47
• 3 实验方法47-48
• 4. 实验结果48-56
• 5 小结56-57
• 第二部分 机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征的影响研究57-74
• 一、机械性剥夺对果蝇幼年期睡眠特征的影响研究57-63
• 1 实验材料57-58
• 2 实验环境58
• 3 实验方法58-59
• 4. 实验结果59-63
• 5 小结63
• 二、机械性剥夺果蝇幼年期睡眠对其成年后睡眠特征的影响研究63-74
• 1 实验材料63
• 2 实验环境63
• 3 实验方法63-64
• 4. 实验结果64-73
• 5 小结73-74
• 第三部分 机械性剥夺对4日龄和20日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究74-102
• 一、机械性剥夺对4日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究74-92
• 1 实验材料74-75
• 2 实验环境75
• 3 实验方法75-78
• 4. 实验结果78-92
• 二、机械性剥夺对20日龄果蝇脑部睡眠特征相关基因表达差异的影响研究92-102
• 1 实验材料92
• 2 实验环境92
• 3 实验方法92-93
• 4. 实验结果93-101
• 5 小结101-102
• 讨论102-104
• 结论104-105
• 展望105-106
• 参考文献106-111
• 致谢111-112
• 攻读硕士学位期间发表的论文112-114
• 个人简历114

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