文献综述
1、国内外研究现状及发展趋势:
胰岛素(insulin)是由胰脏内的胰岛beta;细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素,是机体内唯一降低血糖的激素,同时能够促进糖原、脂肪、蛋白质合成。作为调控碳水化合物代谢的重要激素,胰岛素是目前研究最为广泛和深入的多肽类激素之一。胰岛素原作为胰岛素的前体蛋白,是由前胰岛素原经过蛋白酶作用切除信号肽(signal peptide, SP)产生,是一种依次含有B链、C肽以及A链的单链结构多肽。胰岛素原经过加工,C肽被切除,形成包含B链和A链的二聚体形式的胰岛素。胰岛素两条肽链之间由两个链间二硫键连接,A链另外的两个半胱氨酸残基之间形成一个链内二硫键。胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor, IGF)是胰岛素相关多肽,也是胰岛素超家族的一种。IGF(IGF-1/2)调控细胞或个体的生长、增殖、存活以及衰老等进程,和胰岛素的生物学作用侧重点不同,IGF主要作为重要的细胞增殖调控因子,在肝脏和许多肝外组织都能产生。其中,IGF-1的合成和分泌受到垂体生长激素的直接调节,在代谢和生长方面作用更为突出,可以促进蛋白质和DNA的合成。IGF-2的分泌不受生长激素的调控,其生物学功能也比较复杂,主要作为胚胎发育过程中的重要生长因子,同时能够影响肌肉和骨骼的发育[1]。
胰岛素样生长因子家族包括胰岛素样生长因子配体(insulin like growth factor ligand, IGFs)、细胞表面受体(cell surface receptor, IGF-R)及胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor binding protein, IGFBPs)等[2]。大部分IGFBPs与IGFs结合,且IGFBPs调控着IGFs的生物活性,而IGFBP-2是该家族中重要的一员[2]。该系统主要介导垂体生长激素(growth factor, GH)的促生长作用,与脊椎动物的生长发育密切相关。在哺乳动物中有6个IGFBP,它们在IGFs中参与IGF的运输和生物活性调节,对IGF配体功能的发挥具有重要作用[3]。有研究发现,成熟的IGFBP-2由289个氨基酸构成,一方面氨基端和羧基端形成特定的结构与IGFs结合,另一方面IGFBP-2结构中含有二硫键,但氨基和羧基端之间无二硫键形成,这些结构使得IGFBP-2在细胞信号转导方面起着重要作用。在IGFBP-2的羧基末端包含一个RGD序列,经证实这是一个整联蛋白结合序列,其与整联蛋白结合后,能使IGFBP-2不依赖IGFs的作用而对细胞的生长发挥调节作用。有实验研究发现RGD序列的突变并不影响IGFBP-2与细胞膜表面的结合能力,也未改变对其生长的抑制作用。由此可见,IGFBP-2可以通过IGFs依赖性和非依赖性的方式发挥作用[4]。
前人关于甲壳动物生长发育的研究已有许多进展。第一,关于卵巢方面,甲壳动物卵巢发育受多种激素联合调控,主要包括类固醇激素、萜类和神经多肽类,并且根据卵巢中卵母细胞的发育状况,卵巢发育可分为完全同步型、部分同步型、不同步型,产卵类型可分为一次产卵型、多次产卵型[5]。卵巢的分化和卵泡发育过程、卵母细胞的成熟和排卵是复杂的事件,他们都需要调节分子的协调作用[6,7]。
甲壳动物的肝胰腺也是科学家研究的重点对象,它不仅是营养物质的消化、吸收和储存器官,且在生殖内分泌方面也扮演着重要的作用[8]:有研究表明河蟹肝胰腺是外源性卵黄发生期(Ⅲ-Ⅳ期)卵黄蛋白原的主要合成场所,但尚不清楚肝胰腺中何种细胞可以合成Vg[9],因此我们可以猜想IGFBP是否能够通过影响肝胰腺的代谢,进而影响其生长发育。另外,甲壳动物的肝胰腺也有其特别之处,很多研究证明,其肝胰腺显然缺乏像哺乳动物那样的肝功能,比如糖原异生作用和生酮作用,但具有消化吸收和储存功能[10]。
在甲壳动物睾丸中,其通过精子发生和雄激素产生的雄配子与性成熟和繁殖直接相关,Khor Waiho和Hanafiah Fazhan等人对青蟹睾丸和卵子的形态和超微结构以及其性成熟过程中组织学结构进行了详细的阐述,但性成熟过程中睾丸的调节机制和基因表达尚不清楚[11]。
另外,胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)有抑制肿瘤活性的作用,但IGFBP对胰腺癌细胞的作用尚未得到统一定论。胰腺癌是一种恶性程度很高、诊断和治疗都很困难的消化道恶性肿瘤,约90%为起源于腺管上皮的导管腺癌,其5年生存率1%,是预后最差的恶性肿瘤之一。胰腺癌早期因为症状不典型而不易确诊,手术切除率较低,是一种严重危害人类健康生存的疾病。手术治疗和放化疗是目前临床较常用的治疗方法,但治疗效果一般,因此需要更精确的治疗。基因治疗不失为一种新的治疗方式,研究发现多种基因与胰腺癌密切相关[12]。由此可见,对IGFBP的研究对人类意义重大。
2、本课题研究的意义和价值
三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus),俗称白蟹,隶属于软甲纲(Malacostraca)、十足目(Decapoda)、梭子蟹科(Portunidae)、梭子蟹属(Portunus),是我国重要的海产经济蟹类[13]。与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)类似,三疣梭子蟹在人工养殖环境下也存在性早熟、卵巢发育不良等问题,影响经济产值,对三疣梭子蟹生长、发育和繁殖过程中内分泌调控机制的研究有利于此类问题的解决[14]。
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