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鸣禽能够运用高度模式化的、重复的声音信号进行交流和联系。鸣禽个体发声行为的发展特性与人类个体对语言的学习过程很相似。这些特点提示对鸣禽发声行为的研究有助于揭示人类语言学习的中枢调控机制。而鸣禽的鸣唱行为以鸣禽脑中一系列发声核团的结构、功能与相互联系为基础。对于发声核团来说,它的体积、核团内神经元数量,都将影响到核团在发育过程中所起的作用。核团内神经元最终的数量是由神经细胞的产生(production)、存活(survival)和分化(differentiation)三者相互作用的最终结果所决定的。而端脑中核团的新生神经元主要来自与VZ(ventricularzone)区。VZ是端脑的神经发生区,存在大量增殖的神经干细胞,终生具有产生新生神经元的能力。这些新生的细胞可沿放射性胶质细胞迁移并整合到端脑的不同区域,通过突触重建行使特定功能。由于VZ区在鸣禽发育中的重要性,我们就对此区域进行了一系列的研究。而DeWulf的研究结果表明,从20天左右到90天左右为幼鸟发育的关键时期。同时幼鸟的VZ区的细胞增殖能力也明显大于成鸟。因此我们选用的实验动物为幼年白腰文鸟(15d-20d)。在本实验中我们选用体外培养的方式,使其在体外能够进行细胞的迁移和分化。然后在体外相对简单的条件下,加入一定的生长因子或者是药物,观察这些生长因子或者是药物对VZ区细胞迁移、分化和神经发生。
振动切片机切成100μm厚的片子。根据焦油紫染色的结果,取出脑片中的VZ区,并切成相应的小块。然后进行体外培养,结果发现在相应的区域(VZ区)有细胞迁移出组织块,在2d时就有细胞呈现出双极化,而3d以后就有多极化细胞出现。并且迁移出的细胞与组织块距离越远,分化的程度也就越深。说明VZ区细胞在体外的能进行一定迁移、分化和神经发生,从而为以后的研究打下基础。
细胞迁移VZ(ventricularzone)是端脑的神经发生区,存在大量增殖的神经干细胞,终生具有产生新生神经元的能力,这些新生的细胞可沿放射性胶质细胞迁移并整合到端脑的不同区域,通过突触重建行使特定功能。那VZ区中不同的亚区的细胞各自迁移到什么地方呢?将脑冠状切分成三个截面,即X面、AC面和HVC面,同时将VZ区分成DVZ、IntVZ和VVZ三个部分,结果表明在X和AC面的VVZ均有明显的性差异,且HVC面上的IntVZ要明显高于其它两个平面。因此,HVC平面上的IntVZ区就成为我们研究的重点。这里的细胞迁移的目的地在哪里。
幼鸟中IntVZ的面积和细胞的数量都明显的大于成鸟。因此,我们在这个实验中仍然选择了幼鸟作为实验材料,15d的白腰文鸟。复制缺陷型腺病毒载体是近年来发展起来的一种新型载体,它的宿主范围十分广泛,可高效感染分裂期和非分裂期细胞。而且它具有较好的安全性。作为一个病毒载体,虽然目前主要为人源的,但在很多哺乳动物中都已经取得了成功。而在鸟类中的应用似乎有些限制,至少现在相关的报道很少。曾经有文献报道带有外源基因的腺病毒载体Ad5对鸡进行了体外感染和体内的肌肉注射,获得了成功。说明,Ad5型载体虽然为人源的,但是他仍然能作为一种病毒载体导入基因进入鸡的体内。但是在目前为止,还没有在鸣禽脑中的相关报道。因此我们希望能用腺病毒导入基因进入鸣禽脑内的IntVZ区,使相关区域的细胞被感染上病毒,并能稳定的表达外源基因,从而为以后研究不同的基因对鸣禽脑部发育的影响打下基础。
本实验的实验动物为白腰文鸟。首先扩增、纯化腺病毒,通过检测发现我们纯化的腺病毒均能用于体外体内实验。在实验中,我们分别对幼鸟注射不同滴度的腺病毒,确定出幼鸟脑内所能承受的合适腺病毒的滴度,以使动物的炎症程度降到最低。我们利用腺病毒导入一个报告基因--EGFP进入15d动物的IntVZ区,标记上注射位点的细胞然后在1d、2d、5d、14d和40d观察细胞的迁移和分化情况。结果表明:在合适的滴度时,注射入的腺病毒能有效的感染上鸣禽脑内的细胞,并且外源基因能得到较好的表达。而被感染上的细胞也能进行一定范围内的迁移。