使用睡眠调节剂苯二氮卓类药物对斑马鱼行为进行药理学分析
摘要:苯二氮卓类是1,4-苯二氮卓的衍生物。主要作用于脑干网状结构和大脑边缘系统(包括杏仁核、海马等)。脑内有两类神经元可影响情绪反应,并互相制约,去甲肾上腺素能神经元增加焦虑反应,而5-羟色胺能神经元则抑制之。苯二氮卓类药可增加脑内5-羟色胺水平,并增强另一种抑制性递质,gamma;-氨基丁酸(GABA)的作用。GABA可抑制去甲肾上腺素能神经元的作用。本类药物由于毒性小,临床用途多,已逐渐替代巴比妥类药,成为当前临床应用最广的镇静催眠药。本类药物对中枢神经系统有着广泛的抑制作用,产生镇静、催眠和抗惊厥等作用。斑马鱼作为一种新型的模式脊椎动物,它有着其他模式动物所不能比拟的特点。如:繁殖能力强,胚胎透明,交配行为受光周期调控,价格便宜,体型小,饲养方法简单,添加药物试剂可直接注入水环境中,无需体内注射。斑马鱼基因组于人类的相似度高达87%.[1],而在神经中枢系统,内脏器官等分子水平上有85%[2]的同源性,所以非常适用于构建人类疾病模型. 本课题以苯二氮卓类药物处理的斑马鱼实验模型,利用斑马鱼行为轨迹跟踪系统观察不同浓度梯度的苯二氮卓类药物对斑马鱼行为的影响(如游动距离)及影响程度,选择适宜药物浓度并分析苯二氮卓类药物在神经方面的毒性药效,为药物筛选的后续工作打好基础。
关键词:苯二氮卓; 斑马鱼; 行为学轨迹跟踪系统;药理学分析检测技术
一、文献综述
1.课题背景
斑马鱼是一种常见的热带鱼。斑马鱼体型纤细,成体长3~4cm,对水质要求不高。孵出后约4个月达到性成熟,成熟鱼每隔几天可产卵一次。卵子体外受精,体外发育,胚胎发育同步且速度快,胚体透明。发育温度要求在25~31℃之间。斑马鱼由于个体小,养殖花费少,能大规模繁育,且具许多优点,吸引了众多研究者的注意。经过30多年的研究应用和系统发展,已有约20个斑马鱼品系,斑马鱼基因数据库里有相关的资料可供查询和下载,方便了研究。斑马鱼的细胞标记技术、组织移植技术、突变技术、单倍体育种技术、转基因技术、基因活性抑制技术等已经成熟,且有数以千计的斑马鱼胚胎突变体,是研究胚胎发育分子机制的优良资源,有的还可做为人类疾病模型。斑马鱼已经成为最受重视的脊椎动物发育生物学模式之一,在其它学科上的利用也显示很大的潜力。由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%,这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体,因此它受到生物学家的重视。因为斑马鱼的胚胎是透明的,所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。此外,雌性斑马鱼可产卵200枚,胚胎在24小时内就可发育成形,这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验,进而研究病理演化过程并找到病因。
斑马鱼由于养殖方便、繁殖周期短、产卵量大、胚胎体外受精、体外发育、胚体透明,已成为生命科学研究的新宠。
gamma;-氨基丁酸(gamma;-aminobutyric acid,GABA)是脊椎动物和无脊椎动物体内重要的抑制性神经递质,它的传递作用是由GABA受体介导的。GABA大部分作用是通过GABAA受体介导的。GABAA受体不仅是治疗人的癫痫,失眠,精神分裂症,酒精中毒,帕金森综合症等神经系统疾病的医药作用靶点,而且是氟虫腈,林丹、硫丹等有机氯类,及阿维菌素类等杀虫剂的作用靶标。氟虫腈(Fipronil)是一种高效的的苯基吡唑类杀虫剂,为GABAA受体拮抗剂,通过作用于GABAA受体,阻断氯离子通道,导致神经信号的损失、过度兴奋及死亡。氟虫腈对不同生物具有毒性差异,对蝇类、鞘翅目及鳞翅目等系列害虫具有很高的杀虫活性,对哺乳动物GABAA受体具有较低的亲和力,所以对哺乳动物的毒性非常低。但氟虫腈对某些非靶标生物,如鱼类等水生生物的毒性很高,鱼类是水生生态系统中的重要组成部分,因此氟虫腈对鱼类的毒性机理研究及其重要。[3] gamma;-氨基丁酸(GABA)是中枢神经系统中一种重要的抑制性氨基酸类神经介质,通过与GABA受体结合而发挥功能。[4]
2.研究现状
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