免疫學(xué)個(gè)人-18果蠅

果蠅姚碧琦

目錄CONTENTS01果蠅簡介02研究歷史03現(xiàn)代研究01果蠅簡介01果蠅簡介

果蠅科果蠅屬昆蟲。約1,000種。廣泛用作遺傳和演化的室內(nèi)外研究材料，尤其是黑腹果蠅易于培育。其生活史短，在室溫下不到兩周。黑腹果蠅作為一種常見的模式生物,已經(jīng)大量使用在遺傳學(xué)和發(fā)育生物學(xué)上的研究。

體型較小，身長3~4mm。近似種鑒定困難，主要特征是具有碩大的紅大復(fù)眼。雌性體長2.5毫米,雄性較之還要小。雄性有深色后肢，可以此來與雌性作區(qū)別。01果蠅簡介02研究歷史02研究歷史NO.果蠅的特殊優(yōu)勢(shì)生物學(xué)層面

長期的研究積累了很多關(guān)于果蠅的知識(shí)和信息，制備了大量的分布于數(shù)以千計(jì)的基因中的突變體。果蠅還有很多攜帶便于遺傳操作的表形標(biāo)記、分子標(biāo)記或其它標(biāo)記的特征染色體，這些工具使得進(jìn)行大規(guī)?；蚪M篩選分離一系列可見或致死表型，甚至可以分離那些只在突變個(gè)體的第二或第三代才表現(xiàn)的表型。技術(shù)層面

在果蠅研究過程中發(fā)展的一些有效技術(shù)，現(xiàn)在還是只能應(yīng)用于果蠅，如：增強(qiáng)子陷阱技術(shù)、定點(diǎn)同源重組技術(shù)、雙組分異位基因表達(dá)系統(tǒng)、嵌合體分析技術(shù)及基因定點(diǎn)敲除技術(shù)等02研究歷史動(dòng)物學(xué)家和遺傳學(xué)家威廉·恩斯特·卡斯特通過對(duì)果蠅的種系研究，設(shè)法了解多代近親繁殖的結(jié)果和取自其中某一代進(jìn)行雜交所出現(xiàn)的現(xiàn)象。湯瑪斯·亨特·摩爾根開始在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培育果蠅并對(duì)它進(jìn)行系統(tǒng)的研究。黑腹果蠅首次被描述。1830年1901年1910年02研究歷史果蠅廣泛應(yīng)用于發(fā)育生物學(xué)的研究，如胚胎發(fā)育(Nusslein-VolhardC，1980)等。研究較多的是神經(jīng)退行性疾病，包括帕金森病(FeanyMS，2000)、阿爾茲海默病(YeYH，1999)、多聚谷胺酰胺病(SteffanJS，2004)等果蠅的天然免疫M(jìn)organ建立染色體理論。20世紀(jì)初20世紀(jì)初到70年代20世紀(jì)70年代后21世紀(jì)初21世紀(jì)初03現(xiàn)代研究03現(xiàn)代研究神經(jīng)退行性疾病01天然免疫0203現(xiàn)代研究1.1阿茲海默癥阿爾茨海默癥(AD)是一種最常見的癡呆類型的神經(jīng)退行性疾病，通常發(fā)病很晚但是在出現(xiàn)相應(yīng)的病癥后在幾年內(nèi)會(huì)引起病人的死亡。全世界有超過350萬的人有AD并且超過85歲的人中比率更會(huì)達(dá)到30%以上。

在AD中檢測(cè)到許多分子病變，例女β-淀粉樣蛋白引起的細(xì)胞外淀粉樣沉淀斑塊(Aβ)，磷酸化的Tau蛋白所引起的神經(jīng)纖維細(xì)胞內(nèi)纏結(jié)(NFT），這兩種蛋白被公認(rèn)為是引起AD的病理原因。其中Aβ是由蛋白酶水解淀粉樣前體蛋白(APP)產(chǎn)生的40或者42個(gè)氨基酸組成的短肽。神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)溶性Aβ和淀粉樣斑塊會(huì)嚴(yán)重?fù)p害神經(jīng)元突觸，并最終導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病和癡呆的產(chǎn)生。03現(xiàn)代研究1.2果蠅在AD研究中的應(yīng)用

遺傳學(xué)研究表明，脊椎動(dòng)物和非脊椎動(dòng)物在基本細(xì)胞生物學(xué)通路上具有顯著的保守性。用分子遺傳學(xué)方法構(gòu)建的Ga14/UAS系統(tǒng)（Fig.2)可以將脊椎動(dòng)物的任何基因在果蠅的特定組織和細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行表達(dá)。同時(shí)，全基因組比較分析揭示了人類和果蠅的基因在組成結(jié)構(gòu)之間有著驚人的相似之處。近70%的人類致病基因在果蠅中都存著同源基因，所以研究者主要將AD病的致病基因插入U(xiǎn)AS的下游，構(gòu)建成轉(zhuǎn)基因果蠅。AD病果蠅模型的構(gòu)建使得研究人員能夠在特定時(shí)間、特定組織中過表達(dá)AD病易感基因，從而研究相關(guān)調(diào)控機(jī)制，為研究人類AD病的發(fā)病機(jī)制和治療方法提供了研究基礎(chǔ)。03

金屬內(nèi)穩(wěn)態(tài)的失衡是誘發(fā)AD病病變的重要因素。給Aβ42突變型果蠅喂食含銅或鋅的補(bǔ)充食物，粗糙眼表型果蠅的壽命會(huì)減短，而運(yùn)動(dòng)性的缺陷增強(qiáng)。但是如果在食物中補(bǔ)充含這些金屬絡(luò)合物的物質(zhì)會(huì)降低這些表現(xiàn)。Liu等對(duì)鐵離子和Aβ肽之間的生物物理特殊性進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)鐵蛋白的敲除沒有減少Aβ蛋白的積聚，但有效地抑Aβ42蛋白誘導(dǎo)的毒性.相反，鐵的存在會(huì)導(dǎo)致Aβ42蛋白聚集過程中的Aβ原纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，延緩了成熟沉積體的形成。因此，可以看出鐵動(dòng)力學(xué)可以對(duì)Aβ沉積體形成進(jìn)行調(diào)節(jié)，并對(duì)Aβ42蛋白是否能產(chǎn)生毒性是至關(guān)重要。有研究認(rèn)為，Aβ42引起的毒性與氧化還原調(diào)控有關(guān)，由于儲(chǔ)鐵蛋白的兩個(gè)亞基，具有很強(qiáng)的抗氧化潛力，可以減少氧化應(yīng)激損傷果蠅的大腦，所以能夠有效地延長Aβ42轉(zhuǎn)基因型果蠅的壽命。體內(nèi)金屬內(nèi)穩(wěn)態(tài)

記憶喪失被作為一個(gè)鑒定Aβ42病理誘發(fā)AD病的重要病理標(biāo)準(zhǔn).研究發(fā)現(xiàn)，過量的表皮生長因子受體(EGFR)會(huì)加劇己產(chǎn)生Aβ42的果蠅的短期記憶喪失.通過研究EGFR抑制劑(gefitinib和erlotinib)對(duì)EGFR過表達(dá)導(dǎo)致Aβ42誘發(fā)的記憶喪失加劇狀況的影響，發(fā)現(xiàn)這兩種通常用于臨床治療癌癥的藥物能夠防治果蠅中由Aβ42誘發(fā)的記憶喪失。另外，上述可影響AD病的藥物在雙轉(zhuǎn)基因(APPSWE/PSEN)AD病小鼠研究中也被證實(shí)具有顯著的效果。表皮生長因子受體抑制劑現(xiàn)代研究1.3治療研究03現(xiàn)代研究

果蠅的體液免疫主要包括抗菌蛋白的產(chǎn)生與調(diào)節(jié)血淋巴發(fā)生凝聚作用、及產(chǎn)生黑色素沉積的級(jí)聯(lián)反應(yīng)兩個(gè)方面。

果蠅免疫反應(yīng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是在受到病原微生物侵染或損傷時(shí)，脂肪體細(xì)胞能快速合成一些抗菌肽（Antibactieralpeptide），又稱抗微生物肽（Antimicrobialpeptide）的分子。這些分子分泌到血淋巴后能殺死人侵的病原微生物。

果蠅的氣管和上皮細(xì)胞等也能產(chǎn)生抗菌肽，而腸細(xì)胞和唾腺細(xì)胞等則能產(chǎn)生溶菌酶和昆蟲防御素等抗菌蛋白。到目前為止，在果蠅基因組中已發(fā)現(xiàn)了三十幾種編碼抗菌蛋白的基因，其中已鑒定的抗菌蛋白有8種。

2.1體液免疫03現(xiàn)代研究2.1體液免疫AntimicrobialPeptideGenecopyCharacteristicofsequenceRegulativepathwayActingobjectAttacinSingle

Glycine-richTollandImd

Gram-negativebacteriaDiptericinSingleGlycine，Proline-lichImd

Gram-negativebacteriaDrosocinSingle

Proline-richImdGram-negativebacteriaDefensinSingle

Cysteine-richTollandImdGram-positivebacteriaCecropinsMultia-helixandβ-tumTollandImdBacteriaandfungalMetchnikowinSingleProline-richTollorImdBacteriaandfungalDrosomycinSingleCysteine-richTollFungalLysozymeMultiCystein-rich——Bacteriaandfungal果蠅體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的抗菌蛋白03現(xiàn)代研究2.2細(xì)胞免疫

昆蟲具有包括血細(xì)胞在內(nèi)的開放式循環(huán)系統(tǒng)，其免疫反應(yīng)涉及到血細(xì)胞的循環(huán)。這些血細(xì)胞雖然不具有運(yùn)輸氧氣的功能，但在昆蟲的細(xì)胞免疫中起著重要作用。昆蟲的細(xì)胞免疫反應(yīng)主要包括以下兩個(gè)方面:即一方面是通過蛋白酶的裂解而引起的血細(xì)胞凝集和黑色素沉積。另一方面是通過噬菌作用和包圍作用清除人侵的病原微生物。目前對(duì)果蠅的細(xì)胞免疫機(jī)制的研究還不是十分深入，其主要原因在于:①昆蟲個(gè)體較小，對(duì)血細(xì)胞的收集和由血細(xì)胞產(chǎn)生的效應(yīng)分子的鑒定比較困難;②在體外進(jìn)行血細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)較困難;③在體外試驗(yàn)時(shí)對(duì)血細(xì)胞群的分離較困難。03現(xiàn)代研究2.3對(duì)病原體的識(shí)別果蠅的體液免疫和細(xì)胞免疫都涉及到對(duì)病原微生物的識(shí)別問題,Toll途徑和Imd途徑的選擇性激活也表明，這些信號(hào)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)與不同的識(shí)別因子有關(guān)。目前對(duì)果蠅識(shí)別病原微生物的機(jī)制了解還很少，但都普遍認(rèn)