开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
探讨人类神经元条件培养基对黑色素细胞功能的5-HT受体调控作用
一.研究背景
有文献报道,精神因素对皮肤中黑素细胞功能有重要影响。小鼠体内实验发现应激刺激可显著降低小鼠的黑素合成,并且下调黑素细胞内黑素合成关键蛋白酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸酶相关蛋白-1(TRP-1)及酪氨酸酶相关蛋白-2(TRP-2)蛋白表达[1]。在哺乳动物中,TYR,TRP-1,TRP-2是黑色素的合成的关键酶。尤其是TYR,各种黑色素的合成都是以酪氨酸为前体物质,酪氨酸酶是催化黑素合成最初和关键阶段的限速酶。其中TRP-2又称多巴色素互变异构酶, 属于酪氨酸酶基因家族成员,表达于黑色素细胞和大部分黑色素瘤,主要参与催化黑素合成过程中的后续步骤,具有加速黑素生成的作用。TRP- 1与TRP-2除具有催化活性,还能够调节酪氨酸酶的活性:TRP- 1能够稳定酪氨酸酶, 并降低酪氨酸酶的活性; 相反, TRP- 2通过稳定酪氨酸酶而增高其活性。而上述三种酶的转录又受到上游的小眼畸形相关转录因子(Microphthalmia-associtated transcription factor,MITF)的调控。MITF的功能异常与多种色素性疾病相关,包括在调节黑素合成,黑素细胞的发育、分化和功能调节中发挥了关键性作用。通过与酪氨酸酶基因家族启动子的M-box结合,从而调控酪氨酸酶基因家族的表达。在黑素的生成过程中,MITF的上调,从而调节TYR,TRP-1,TRP-2的表达,从而促进黑素合成[2]。
除上述黑素合成关键蛋白外,应激刺激还可显著降低大脑皮质、血清及皮肤中5-HT水平,并可剂量依赖性地显著上调小鼠黑素瘤细胞B16-F10细胞的黑素含量,并通过5-HT1A受体介导。在整体动物水平,应激刺激确实可以引起皮肤中5-HT不同受体表达量的改变,其中5-HT受体1A,1B,1D,1F,2A,2B,5A的变化尤为显著[3]。这提示我们神经递质5-HT可能参与了神经因素对皮肤中色素细胞的调控,并且是通过5-HT不同受体所介导参与调节。
5-HT是一种单胺类的神经递质,由5-HT能神经元分泌,通过与多而复杂的5-HT受体(HTR)结合而发挥作用。已知的5-HT受体包含5-HT1~5-HT7等7种亚型,其中大多数是G-蛋白耦联受体(GPCR)。5-HT系统主要调节痛觉、精神情绪、睡眠、垂体内分泌等功能活动。5-HT不仅可以通过自身发挥作用,也可以依靠其受体、转运体等对其他通路的调节来发挥作用,当机体受到心理、生理等应激时可伴随有脑内5-HT合成及代谢的改变。此外,已经有报道证明黑色素细胞也能够产生5-HT,并作用于5-HT1A受体而调控自身功能。
探讨神经递质5-HT对黑素细胞的直接作用,就需要建立适当的研究模型。大鼠肾上腺髓质嗜铬细胞瘤(PC12)经脑源性神经营养因子(BDNF)诱导为神经元后的条件培养基作用于B16-F10细胞系建立了逐步研究模型。但PC12和B16为啮齿类动物种属,两种细胞分别取自大鼠和小鼠,并且人类存在存在种属差异,实验结果不可靠。通过诱导人类多能干(hiPS)细胞定向分化,而或得难以直接获取的人类神经元,将该神经元培养基(条件培养基)作用于人黑素瘤细胞A375,建立人源神经元对黑素细胞直接作用的体外研究模型。同时,给予A375细胞系不同的5-HT受体特异性抑制剂,考察影响黑素细胞功能潜在的5-HT受体,可能作为神经调控色素的重要靶蛋白。
参考文献:
[1] Liao S, Shang J, Tian X, et al. Up‐regulation of melanin synthesis by the antidepressant fluoxetine[J]. Experimental dermatology, 2012, 21(8): 635-637.
[2] Gaggioli C, Busc R, Abbe P, et al. Microphthalmia-associated transcription factor (MITF) is required but is not sufficient to induce the expression of melanogenic genes [J]. Pigment Cell Res 2003: 16: 374-382.
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