视觉通路 分子

C-fos基因表达的相关机制和意义


c-fos基因是一种即刻早期基因,诱导其表 达的相关机制主要与NMDA、NO、 Ca² ﹢和GABA等因素有关。 c-fos基因的表达产物Fos蛋白与靶基因的 特异序列结合,调节其转录水平发挥信使 作用。
c-fos基因概述

近年来发现一种c-fos基因参与重要脑功 能活动的信号转导和调控过程,多种刺激 因子,如缺氧、光线刺激、机械刺激、疼 痛刺激等均可诱导中枢神经系统(CNS)中 c-fos基因的表达。细胞受刺激后,胞核内 的c-fos基因被激活,转录形成mRNA,后者 进人胞浆,翻译合成分子量为55kD的核磷 蛋白,即Fos蛋白。


视网膜--视顶盖 鸟类的视顶盖是视觉信 息的整合和传递中枢，鸟类的视顶盖虽 然仍重要, 但纹状体在许多方面已占统治 地位，视顶盖有一对前叶称视叶。 视顶盖--圆核(Rt) 鸟类视顶盖的投射纤维 大多投射到同侧的丘脑圆核。主要是从 视顶盖的S G C 层的不同亚层有次序的投 射到圆核的不同亚区。圆核在离顶盖系 统中不只是信息传送结构, 也是信息加工 的重要场所。

丘脑(Thalamus)：占间脑的最大部分，为 一对卵圆形的灰质团块，由白质髓板分 隔为许多不同机能的核群组成。左、右 两丘脑的内侧部相连，断面呈圆形，称 丘脑间粘合，其周围的环状裂隙为第3脑 室。丘脑是皮质下的主要感觉中枢。在 丘脑后部的背外侧，有外侧膝状体和内 侧膝状体。外侧膝状体位于前方较外侧， 接受视束来的纤维，是视觉冲动传向大 脑皮质的联络站。
离顶盖通路
离顶盖通路

离顶盖通路是鸟类视觉系统的一条主要 途径, 由视网膜—顶盖—圆核—外纹体等 组成。视网膜接受外界视觉后主要沿这 条通路直接传送到端脑, 也有些视觉信息 通过一些侧支回路间接地投射到端脑。 顶盖—峡核回路构成离顶盖通路的一个 侧支, 峡核大细胞部—顶盖的兴奋性通路 和峡核小细胞部—顶盖的抑制性通路构 成了峡核—顶盖之间的正负反馈回路.

外纹体（Ectostriatum E）：为鸟类特有。 呈三角形，位于背侧髓板背侧，从后者突 入新纹体，含深染细胞。它接受来自圆核、 圆下核、三角核、丘脑背外侧核、腹侧上 纹体和感觉主核的纤维，在鸽子还接受发 自中脑和延髓广泛区域的纤维；传出纤维 参与组成纹体被盖束河纹体小脑束，投射 至新纹体、背侧皮质样区和丘脑背外侧核。 外纹体为视觉中枢。


TMB 法显示的HRP 逆行标记神经细胞是 定位实验，将神经投射区域找出来 Fos 样免疫反应 是定量实验，光照具体 通过影响离顶盖通路中的那部分来影响 的，同时测fos蛋白定量分析，来分析不 同强度的光照对fos蛋白产生的影响，以 决定那种光照对鸡影响最大，从而得出 影响鸡产蛋的最佳光照强度。

FoS蛋白经磷酸化修饰后返回胞核内与另 一家族原癌基因c一jun编码的Jun蛋白形 成复合物。Jun与哺乳动物基因转录因子 AP-1结构、功能相似,故以Jun/AP-1表示。 Fos和Jun/AP-1通过各自的a螺旋区以光价 键结合形成亮氨酸拉链,Fos -Jun/Ap-l复合 物与目的基因结合,激活目的基因的转录 活性。
前人研究
目的及意义 简要介绍
视顶盖分层分层
实验过程
结果分析Leabharlann Baidu
我的总结
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1.目的及意义
c-fos基因是即早基因家族最重要成员之一,普遍 存在于中枢神经细胞,正常情况下表达水平很低 且难以检测,但在多种刺激因素下可诱导该基因 迅速的一过性表达。因此,c-fos基因的表达产物 可作为中枢神经系统活动的标志物,并可据此描 绘出一个参与该信息传递过程的中枢通路,获得 脑部相应部位功能活动数据。 注：即早基因家族为细胞受刺激或激活后立即 转录的基因，一般15-30min，如T细胞激活中 参与信号转导的原癌基因c-fos和转录因子基因 NF-AT等。

有研究证明, 视顶盖的视觉传出神经主要 从SGC 层投到同侧和对侧丘脑的圆核 ( Nucleusrotundus, Rt) , 且SGC 不同亚层 的细胞投射向圆核的不同部位, 圆核投射 到同侧的外纹体( Ectost riatum)。
ECT：外 纹体 RT：圆核 SP：顶盖 前下核 IPS：顶盖 前间下核 SGC：中 央灰质层

中脑分为背侧的四迭体和腹侧的大脑脚 四迭体(Corporaquardrigemina)：又称顶盖 (Tectum)，由前后2对圆丘组成。前丘 (Colliculusrostralis)较大，是光反射的联 络站，为灰质和白质相间的分层结构。 后丘(Colliculuscaudalis)是声反射的联络 站，其表面为白质、深部为灰质的后丘 核，
人脑可分为5个部分——端脑，指大脑两半球；间脑、中 脑、后脑，由延髓和脑桥组成；小脑。

圆核--外纹体(鸟类) 圆核到外纹体的投射只是 外纹体的局部区域, 但明显地不直接进入外纹 体周围的围外纹体(E p ),从圆核投射到外纹体 是由至少5 个并行的亚集团伴着从圆核的各个 亚核投射到外纹体各亚核过程。外纹体虽然没 有直接的端脑外投射, 但其核心部(E c) 发出纤 维投射到围外纹体和新纹体中间外侧部(EI L ) , 中继后再投射到古纹体中间部(Ai )。以上这些 结构都属背侧室峙。从Ai 又发出纤维投射到同 侧视顶盖深层。这样就形成了一个回路即:视顶 盖~ R t~ E c~ E p ~A i~ 视顶盖


SGC 和SP/ IPS 核内许多Fo s 样免疫反应 阳性细胞与相邻切片的HRP 标记细胞重 叠, 表明这些细胞是投射向ROT 核的离顶 盖通路细胞。 不同强度光照后母鸡脑左侧离顶盖通路 不同部位Fo s 样免疫反应阳性神经细胞 平均光密度不同。证明不同光照刺激对 产生fos蛋白有不同结果
我的总结
实验过程
材料与方法 1材料 1.1 动物 120日龄健康雌性白来航鸡 1.2 主要试剂 HRP，TMB，兔抗鼠C-FOS， SP免疫组化试剂盒
1.2方法
HRP的引入
光照刺激
取材
冰冻切片 的制作
图像分析
结果观察
FOS蛋白 检测
显色
1. HRP的引入 用速眠新将动物麻醉后固定于脑立体定 位仪上,向母鸡左侧丘脑圆核缓慢注入0.5 µ L30%HRP,维持右眼遮光状态48h。 2. 光照刺激 试验组：右眼眼罩移至左眼, 右下眼睑保 持睁开状态, 光照刺激1~ 1.5 h。 对照组： 维持右眼遮光。 3. 取材 麻醉，灌流，取左脑 4. 切片 冰冻切片

光照对母鸡产蛋性能有 较显著影响,探讨光信息 对鸡生产性能的影响及 作用机理,对养鸡业科学 利用光照提高鸡的生产 性能有重要意义。

本研究利用神经通路追踪法的HRP逆行 标记技术,由丘脑圆核注入微量30%HRP 标记离顶盖通路,用c-fos法检测该通路对 不同光照刺激的反应,为进一步探究光照 对母鸡生产性能影响的神经调节机制打 下基础。
视网膜中视神经细胞 研究的概述
摘选论文： 1.不同强度光照对母鸡离顶盖通路c-fos基 因表达的影响 2.c-fos基因表达的相关机制和意义 3.视网膜中的自主感光神经节细胞
主要内容
前人研究
关于c-fos基因
关于视网膜感 光细胞综述
离顶盖 通路
一、前人研究

参考文献： 胥佳利师姐 等人的关于 不同光照条 件对母鸡离 顶盖通路cfos基因表达 的影响
离丘脑通路：略 可参考： 沈端文的爬行类鸟类离顶盖通路 和离丘脑通路的比较 唐宗湘, 马殷华的鸟类视觉系统的 离顶盖通路 唐宗湘的离顶盖通路鸟类离顶盖 通路的结构和电生理特性
C-fos基因表达的相关机制



参考文献： 卢静等的C-fos 基因表达的相关机制和意 义 宋毅等的灵杞黄斑颗粒对光损伤大鼠视 网膜c－fos、caspase－3 及bcl－xL 表达 的影响 沈蔚的视网膜损伤与c-fos基因表达

鸟类的90%视网膜节细胞的投射由中脑视 顶盖接受,是非常重要的视觉中枢;从视顶 盖中央灰质层经丘脑圆核到大脑外纹体 组成的离顶盖通路是鸟类最重要的视觉 通路,但目前未见有关家禽脑部重要视觉 通路对不同光照刺激引起的c-fos基因表 达的报道,鸡脑离顶盖视觉通路对不同强 度光刺激的反应有待于进一步研究。
简要介绍


本实验采用神经标记和免疫组化技术相结 合的方法,对不同光照对母鸡离顶盖通路c-f os 基因表达的影响进行了观察研究。 将120 日龄母鸡右眼遮光5 d 后向丘脑圆核 引入微量30%H RP, 48 h 后解除遮光并给予不 同强度的光照刺激1~ 1.5 h, 暗适应1.5 h 后灌流 固定,取脑制作连续冰冻切片, 用TMB 法检测离 顶盖通路H RP 逆行标记神经细胞, 通过Fos 蛋 白免疫组化方法检测c- f os 基因在这些部位的 表达。

光照对母鸡产蛋性能有较显著影响,进一 步探讨光信息对鸡生产性能的影响及作 用机理,对养鸡业科学利用光照提高鸡的 生产性能有重要意义。本研究利用神经 通路追踪法的HRP逆行标记技术,由丘脑 圆核注入微量30%HRP标记离顶盖通路, 用c-fos法检测该通路对不同光照刺激的 反应,为进一步探究光照对母鸡生产性能 影响的神经调节机制打下基础。

5. HRP 组织化学显色 TMB 呈色显示 HRP 标记神经细胞, 部分中性红轻度复染 以显示脑部组织构造。 6. FOS 蛋白免疫组化检测 兔抗鼠C-FOS 为第一抗体进行孵育, 采用链霉卵白素-过 氧化物酶连接法(SP法）进行免疫组化染 色, DAB显色, 部分用Unna 氏多色性美兰 染液轻度复染。 阴性对照: 用0 01 mo l/ L PBS ( pH 7 3) 替 代一抗, 进行上述试验。 7. 结果分析 略
视顶盖分层构造

禽类的视觉系统主要分为2 个平行通路: 离顶盖通路和离丘脑通路, 对于包含鸡在 内的眼球侧置的单眼视觉的大多数鸟类 来说, 视顶盖接受90% 对侧神经的投射, 是非常重要的视觉中枢 。视顶盖具有明 显的由细胞和纤维相间排列构成的分层 构造。

从其浅表到深部可区分为分为5 层，分别 为：视神经层( Stratum opt icum, SO) 、 表面灰质纤维层( St ratum griseum et f ibrosum superf iciale, SGFS, 又分为A - J 层10 个亚层) 、中央灰质层( St ratumg riseum centrale, SGC) 、中央白质层( St ratum albumcentrale, SAC ) 和室周灰质层 ( St ratum griseumperiventriculare, SGP)。

结果与分析

2. 1 TMB 法显示的HRP 逆行标记神经细 胞从ROT 注入HRP 后, 经T MB 呈色反应 法显示的HRP 逆行标记神经细胞呈圆形、 椭圆形或多角形, 其阳性细胞主要分布在 左侧中脑视顶盖SGC 层。其中注射部位 与标记细胞的出现位置有一定对应关系。



Fos 样免疫反应 呈棕黄色颗粒, 位于胞核, 复染的切片可见这些核团的神经细胞胞 体主要呈三角形、卵圆形和纺锤形。 试验组 左侧离顶盖通路中脑视顶盖SGC 层、SP/ IPS 核和间脑ROT 均见有Fos 样 免疫反应阳性神经细胞分布, SP/ IPS 核内 分布少些。 对照组少见或未见阳性神经细胞分布, 阴 性对照切片未见阳性神经细胞分布。

通过上述过程,细胞外刺 激信号转化为调节细胞 核内基因表达的信号,产 生细胞的远期效应,可作 为接受一定刺激的神经 元激活的标志,是目前较 为理想的脑功能活动的 定位标记。
c-fos表达的意义

多种刺激均可诱导c-fos基因表达，FosJun / AP-l复合体可能作用于许多靶基因, 如前强啡肤基因、神经肤-Y基因、神经 生长因子基因等，因此，Fos蛋白不仅是 神经元刺激后的激活标志，而且介导了 其后的一系列反应。目前较为肯定的是: 阿片肽基因可能是FoS蛋白的靶基因。


结果显示, 母鸡离顶盖通路各核团对不同 强度的光刺激有不同的反应, SGC 层和 ROT 核对30 lx 光照最为敏感, 而SP/ IPS 核对40 lx 光照反应较为明显。 注：1.HRP，辣根过氧化物酶 (horse radish peroxidase，简称HRP) 2.TMB, 3,3',5,5'-四甲基联苯胺,为一 种色原试剂