Htr1a参与黑线仓鼠攻击行为的脑内调控

发布时间：2020-05-14 17:26

【摘要】：黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)是中国北方地区农田害鼠的优势种之一,因为其繁殖能力强,种群数量大,严重危害了农业生产活动,并且它还是流行病的传染源,因此对其加强防控治理已是迫在眉睫。黑线仓鼠还是典型的独居型鼠种,是研究动物行为的良好动物模型。探究黑线仓鼠的行为调控机制对研究黑线仓鼠社群结构、种群密度波动以及种群扩散机制的影响提供资料,对制定合理高效的农业鼠害治理措施具有十分重要的意义。攻击行为是直接影响动物领域、繁殖和取食等行为的重要因素,也是影响动物个性特征的因素之一。动物攻击行为受到机体神经调节和体液调节的复杂调控,尤其是其脑内调控的分子机制尚不清楚。五羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),又名血清素(Serotonin)是一种重要的信号分子和神经递质,参与调解多种精神活动及动物的行为活动。Htr1a(五羟色胺1a受体)和Htr1b(五羟色胺1b受体)是5-HT调控动物攻击行为作用的主要受体。为了从受体层面探究5-HT对不同性格的动物攻击行为的影响及其脑内调控机制,本研究以雄性黑线仓鼠为动物材料,在克隆测序Htr1a和Htr1b序列的基础上,主要探究不同性格的雄性黑线仓鼠攻击行为的变化及其大脑内Htr1a和Htr1b mRNA的差异表达的关系,目的在于更好的理解Htr1a和Htr1b受体调控行为的脑内机制。首先,以在山东省曲阜市农田中捕获的野生黑线仓鼠为动物材料。用RT-PCR技术分别克隆了黑线仓鼠Htr1a和Htr1b的CDS区序列,运用生物信息学方法对Htr1a和Htr1b核酸序列以及编码氨基酸序列进行功能分析。结果表明:实验成功克隆到黑线仓鼠Htr1a序列1486bp(GenBank登录号:MH169583),Htr1b序列1414bp(GenBank登录号:MH169584),分别编码422个和386个氨基酸。密码子偏性分析显示,Htr1a、Htr1b的同义密码子有非均衡使用现象,但非均衡使用现象并不显著,表明Htr1a、Htr1b进化过程的保守性和功能的稳定性。理化性质及功能位点分析表明,Htr1a和Htr1b属于G蛋白偶联受体家族,均符合膜受体蛋白的特性且都是疏水性蛋白质,都具有多个蛋白质结合位点和多个功能位点。二级结构和三级结构预测表明它们都有一个高度保守的功能结构域,且Htr1a的结构稳定,而Htr1b的结构相对不稳定。同源性比对和聚类分析显示,Htr1a和Htr1b序列均相对保守。预测分析Htr1a、Htr1b之间的相互作用表明,两种受体结构之间的相互作用可能参与五羟色胺释放,从而起到对5-HT系统功能的调节。其次,以购自山西医科大学实验动物中心的雄性黑线仓鼠为材料(许可证编号:scxk(晋)2015-0001),通过Handling-bag实验根据其挣扎撕咬的时间长短对雄性黑线仓鼠进行性格分组,筛选出温柔组和暴躁组个体各12只;通过Panlab的红外旷场实验系统检测动物在面临陌生环境时的开场行为,通过中立竞技场实验视频分析检测相同性格两个体之间的攻击行为的变化特征。结果表明:温柔组和暴躁组个体的总运动距离(P=0.603)、最大运动速度(P=0.326)、休息时间占总时间的百分比(P=0.603)、缓慢移动时间与总时间的百分比(P=0.488)、快速移动时间与总时间的百分比(P=0.977)、后肢站立次数(P=0.644)、中央区域停留时间(P=0.885)、修饰次数(P=0.953)均无显著性差异,说明不同性格的黑线仓鼠在面临陌生环境时的开场行为无差异。温柔组的基础攻击行为与暴躁组无显著差异(P=0.106),但温柔组的激烈攻击行为极显著低于与暴躁组(P=0.001),温柔组的防御行为显著低于暴躁组(P=0.021),两组的社会行为无显著性差异(P=0.194),说明不同性格的黑线仓鼠在攻击行为上有显著性差异。Spearman相关分析表明,Handling-bag实验中动物挣扎时间与中立竞技场实验中的激烈攻击行为频次(r=0.686,P=0)、防御行为频次(r=0.482,P=0.017)均呈显著正相关。最后,利用克隆得到的Htr1a、Htr1b序列设计引物,通过荧光定量PCR法检测不同性格组黑线仓鼠大脑中Htr1a、Htr1b mRNA的相对表达量。结果表明:Handling-bag实验中动物挣扎时间与大脑内Htr1a mRNA相对表达量(r=0.772,P=0.003)均呈显著正相关。同时,Htr1a mRNA相对表达量与激烈攻击行为频次(r=0.720,P=0.008)呈显著正相关。Htr1b mRNA相对表达量则无此相关关系。以上结果提示:(1)本研究成功克隆到黑线仓鼠Htr1a、Htr1b的CDS区序列,初步预测两种受体之间的相互关系,为进一步探究黑线仓鼠5-HT系统功能及作用机制奠定了分子生物学基础;(2)Htr1a mRNA的表达量与不同性格的雄性黑线仓鼠攻击行为相关,可能参与雄性动物攻击行为的脑内调控,而Htr1b mRNA的表达量与不同性格的雄性黑线仓鼠攻击行为相关性不显著。研究结果有助于更好的认识黑线仓鼠生活规律,为深入探究动物攻击行为的脑内调控分子机制提供了新的靶点,增加了对黑线仓鼠的行为学机制和生活史的了解,对制定并实施合理有效的治理农业鼠害的措施具有非常深远的意义,并且对研究黑线仓鼠社群结构、种群密度波动以及种群扩散机制的影响积累了宝贵的资料。同时,还可以为黑线仓鼠实验动物化的过程提供基础资料,有助于更好地认识人类性格、行为的调控机制。
【图文】：

图 1 5-HT 代谢通路Fig.1 5-HT metabolic pathway究了在人类和多种动物中 5-HT 的功能及 5-HT 与攻击行为攻击行为与血小板的 5-HIAA 水平呈负相关[27-28]。Brown研究支持上述结论[29]，该结论提示中枢 5-H 可能是攻击行动物的研究表明，脑中 5-HT 及 5-HT 代谢物水平如果下降

仓鼠大脑组织 RNA 琼脂糖凝l electrophoresis of Cricetulus泳图和测序峰图A 反转录得到的 cDNA 为序。电泳图和测序峰图
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S443

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本文编号：2663693