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甲状腺激素(Thyroid Hormone,TH)在脊椎动物尤其在两栖类变态中,对其发育和生理功能等多方面起着非常重要的作用,对鱼类变态也发挥着重要作用。甲状腺激素产生的生物作用是通过甲状腺激素受体TRα和TRβ介导的。碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase,ALP,EC.3.1.3.1)是一种单脂磷酸水解酶,它本身是一种膜结合金属糖蛋白。在哺乳动物体内,多种激素特别是甲状腺激素对碱性磷酸酶的表达有影响。
本实验室研究了甲状腺激素受体两个异型体TRαA、TRαB及ALP基因在牙鲆不同变态发育阶段的表达规律,以及证实了甲状腺激素对变态期牙鲆TRαA基因有调控作用。为了进一步探究甲状腺激素对其受体及ALP基因的影响,本论文以大菱鲆肾细胞和牙鲆胚胎细胞为材料在鲆科鱼类细胞水平研究这三者的关系。
首先研究了大菱鲆组织和肾细胞中甲状腺激素受体(TR)和碱性磷酸酶(ALP)基因的表达,利用荧光定量PCR法检测了大菱鲆8个不同组织中甲状腺激素受体TRαA、TRβ和ALP mRNA的表达量,并设计了0nmol/L、50nmol/L、75nmol/L、100nmol/L、200nmol/L5个不同浓度的T3处理大菱鲆肾细胞(SMKC),采用实时荧光定量PCR法测定T3处理后甲状腺激素受体TRαA、TRβ和ALP mRNA的表达量变化情况。
结果表明,甲状腺激素受体TRαA、TRβ在大菱鲆不同组织中的表达量各不相同,但两者均在肾脏组织中表达量最高,其次是肝脏中。ALP基因在大菱鲆成鱼8个不同组织中均有表达,但其表达量却有明显的差异,具有组织特异性。心脏组织中ALP mRNA的表达量最高,其次是肝脏组织中和腮组织中,肌肉组织中ALPmRNA的表达量最少。在不同浓度T3处理后大菱鲆肾细胞中甲状腺激素受体的表达量存在明显的差异,在低浓度50nmol/L、75nmol/L条件下,TRαA、TRβ mRNA的表达量增加,当T3浓度达到100nmol/L、200nmol/L时,TRαA、TRβ mRNA表达量明显降低。不同浓度T3处理后,细胞中ALP基因的表达量也存在明显的差异,ALP mRNA的表达量随着T3浓度的增加有递增趋势。
接着研究了鲆科鱼类中的牙鲆细胞水平的甲状腺激素受体和碱性磷酸酶(ALP)基因的表达,先建立了牙鲆胚胎细胞株(FEC),以牙鲆受精卵为材料,培养基为DMEM,在原代细胞培养基中添加了20%FBS、2ng/mL bFGF,以及1mM/100 mL L-谷氨酰胺、0.5mL/100mL牙鲆血清、0.5mL/100mL牙鲆胚胎抽提液。
牙鲆胚胎细胞经不同浓度T3处理后,甲状腺激素受体的表达量也有一定的变化,与大菱鲆肾细胞中的变化趋势相似,在低浓度50nmol/L、75nmol/L条件下,TRαA、TRβ mRNA的表达量增加,在高浓度100nmol/L、200nmol/L时,TRαA、TRβ mRNA表达量相对降低。在牙鲆胚胎细胞中,低浓度T3处理后ALP mRNA的表达量变化不明显,但在高浓度200nmol/L T3处理后,细胞中ALP mRNA的表达量明显增加。在受精卵中碱性磷酸酶基因的活性很低可能是这一现象的原因。
本论义从细胞水平研究了甲状腺激素与其受体及碱性磷酸酶基因的关系,得出了结论。低浓度的T3能够引起细胞中甲状腺激素受体TRαA、TRβ表达量的增加,而高浓度的T3会相对抑制细胞中甲状腺激素受体TRαA、TRβ的表达量。另外ALP基因的表达量受甲状腺激素T3正向调控,并有浓度依赖性。为今后进一步研究和探讨鲆鲽鱼类变态的分子生物学机理有一定的指导意义和参考价值。