Painless—果蝇体内感受伤害性知觉的基因.ppt

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1、Painless—果蝇体内感受伤害性知觉的一个基因一、概述本文描述了果蝇体内的一个伤害性知觉感受器。当用加热至38℃以上的探针触动果蝇幼虫身体时，发现果蝇幼虫产生了一个趋向性的翻转运动。如果用没加热的探针触动幼虫则无此反应发生。这种现象源自温度超过38℃的果蝇幼虫神经元。如果painless发生了突变，这种运动就消失了。Painless的mRNA编码瞬时感受器电位(transientreceptorpotential,TRP)离子通道基因家族的一个蛋白。Painless具有活性的条件是受到热性或机械性

2、的刺激，而不是轻微的触摸。Paniless存在于果蝇幼虫表皮下的多树突外周神经元中，相似于脊椎动物的疼痛感受器。二、介绍在人类和其他脊椎动物中，疼痛会被诸如伤害感受器的特殊神经元所感知以应对象热、机械性或化学性的这类刺激所引发的组织损伤。这些信号经中枢神经系统的加工处理，表现为一种必要的、保护性的知觉反应——即疼痛。伤害感受器也存在于由于炎症、神经损伤或癌症所导致的病理性疼痛状态下。随着人们对伤害性知觉了解的不断深入，从分之水平探求疼痛的发生机制也显得尤为迫切。随着野香草受体(TRPV1)的成功克隆和

3、识别，人们对疼痛信号产生的分之机制也取得了重大进步。TRPV1是瞬时感受器离子通道基因家族中的一个离子通道，被认为在感受伤害过程中的转导阶段起作用。在非洲蟾蜍的卵母细胞和人类胚胎的肾脏细胞中，在能够激活伤害感受器的各种刺激作用下，TRPV1会产生依赖性电流。这些刺激包括达到有害温度范围的热刺激、辣椒辣素、胡椒中的刺激成分等。当温度达到42—48℃时，TRPV1通道开放。与之相关的另一个通道——TRPV2,需要更高的温度才能被活化。由此可知，TRP家族中的离子通道可能在感受温度中起重要作用。虽然脊椎动物

4、的TRPV1通道需要热量刺激才能被激活，但小鼠体内TRPV1的突变体在有害热刺激或机械性刺激下仍然有明显行为反应，这就提示了其他基因可能参与这些过程。基于同源性，TRP基因家族可被分为几个主要部分。例如，TRPC与TRPS密切相关，已证实它们在果蝇的视觉传导中起作用；TRPV与野香草受体密切相关；TRPN则与感受机械性刺激的感受器密切相关。作者描述了果蝇在面对各种有害刺激时产生的运动行为。在基因谱中识别出了果蝇paniless的突变体。Painless突变后在感受机械性或热源性刺激时都存在缺陷。Pai

5、nless位于多树突感觉神经元或弦音神经元中。当感觉神经元受到热刺激时而被激活。三、结果在伤害性知觉反应模型中，有害热刺激通常被作为一种刺激物，从而引发一种保护性行为。比如大鼠的甩尾反应。一个正常的未受任何干扰的果蝇幼虫会周围环境产生有节律性的运动(Fig1A)。如用探针轻微触动果蝇幼体，它将做出一个或更多收缩性波动，以离开刺激物（Fig1B)。Figure1.NoxiousHeatProducesaStereotypicalBehavioralOutputinaDrosophilaLarva(A)N

6、ormallarvalmovement.(B)Inresponsetoalighttouch,thelarvapauses.当把同样的探针加热到阈温度再触动果蝇幼体时，可以看到果蝇产生了明显的螺旋型运动(Fig1C)。此时的阈温为39—41℃。（有害热刺激）但当温度达到42℃或更高时，这种运动反应就相应的减少。所以，对于脊椎动物，包括灵长类动物来说，这种伤害性知觉的阈温是39—41℃。Figure1.NoxiousHeatProducesaStereotypicalBehavioralOutputin

7、aDrosophilaLarva(C)Whentouchedwithaprobeheatedtoanoxioustemperature(left),thelarvarespondsbyrollinglaterallyinacorkscrew-likemotion.脊椎动物的伤害性知觉对于有害的机械性刺激也同样有反应。用针刺或用钳子夹幼虫的表皮，均能使其象热刺激一样产生翻转运动。在脊椎动物，伤害性知觉感受细胞体位于感觉神经节上。这些细胞可投射到皮下大量的树突部分。和其他利用特殊受体传递信号的感觉细胞不同

8、的是，伤害性知觉感受细胞体的树突是通过有害刺激来引发冲动传导的。Kernan、Cowan和Zuker于1994年分离出了不敏感的果蝇突变体。其中几个现已被克隆，并且在具纤毛的Ⅰ型感觉器官中发现每一个均有表达，但不是在多树突神经元上。因为表皮之下的多树突神经元发射树突状神经从，看上去它们可能是伤害性知觉感受器。为了证实上述假设，我们用一个特殊的细胞“驱动器”选择性的干扰这些细胞的功能。破伤风毒素轻链(TeTxLC)阻断钙依赖所引起的突轴小囊泡释放V-SNA