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热激蛋白70是热休克蛋白家族中最重要的一类家族成员,在应激条件下大量表达。它具有“分子伴侣”、细胞保护、抗凋亡以及肿瘤免疫治疗等独特复杂的生物学功能,因此,它的研究已成为生命科学领域研究的热点之一。目前热激蛋白70的研究所涉及的物种广泛,而对于两栖动物,尤其是有关不同气候类型两栖动物HSP70的研究比较少。全球性的两栖动物种群数量锐减已经得到科学界证实和重视,并且认为全球气候变暖是导致两栖动物锐减其中重要原因之一。两栖动物的特殊生物特性决定它们与环境之间的关系是最为密切的,而这种密切的关系可能与依赖热激蛋白70来实现有关,本文主要以采自昆明地区的黑斑蛙,西双版纳地区泽蛙,丽江地区双团棘胸蛙为实验动物。通过不同热驯化蛙类器官中的HSP70的Western blotting法测分析,研究不同器官的HSP70在时间和温度上的诱导表达变化以及HSP70作为生物标志物的可行性。探讨三个不同类型蛙类在相同驯化条件中热激蛋白70表达变化。初步了解气候变暖对三种不同气候类型蛙类影响。
本研究方法如下:实验动物随机分组a、正常对照组;b、热驯化条件组,分为3个时间点(3h、6h、9h)和5个温度梯度(15℃,20℃,25℃,30℃,35℃)。应用Western blotting法测定蛙类肝脏、心脏、脑、皮肤、肌肉、脾脏器官HSP70的含量。
实验一,昆明地区黑斑蛙在没有热驯化条件下,各器官的HSP70表达量多少排列:肝脏>皮肤>脑>心脏>肌肉>脾脏。结合实验的结果,选择了肝脏、皮肤、脑、心脏的HSP70表达量作为持续热应激的检测对象。
实验二.三个地区蛙类各器官的HSP70表达差异表明,不同组织中HSP70有显著的诱导表达,表现出一定程度的波动性和规律性。
丽江地区双团棘胸蛙驯化后结果显示,高温(35℃)对肝脏、脑、皮肤HSP70的诱导表达与25℃对照组相比有十分显著的作用(p<0.01)。低温15℃对肝脏、心脏、脑、皮肤的诱导表达与25℃对照组相比也有显著作用(p<0.01)。不同组织表达高峰在不同温度的不同驯化时间,其中肝脏和心脏的HSP70在35℃9h中有最高表达,分别是25℃驯化平均值的2.94倍和1.26倍;脑组织在15℃9h中有最高表达,是25℃驯化平均值的1.99倍;皮肤组织在30℃3h中有最高表达,是25℃驯化平均值的1.42倍。
西双版纳泽蛙驯化后实验数据的t检验分析结果表明,高温(35℃)肝脏、心脏诱导表达有显著作用(p<0.01)。低温(15℃)对肝脏、心脏、脑、皮肤诱导表达也有显著作用(p<0.01)。不同组织表达高峰在不同温度的不同驯化时间,其中肝脏、脑和皮肤组织的HSP70在15℃9h中有最高表达,分别是25℃驯化平均值的4.19倍、1,80倍和1.70倍;心脏组织在15℃3h中有最高表达,是25℃驯化平均值的1.85倍。
昆明地区黑斑蛙驯化后实验数据的t检验分析结果表明,高温(35℃)对脑、皮肤在不同时间诱导表达有显著作用(p<0.01)。低温(15℃)对肝脏、心脏、脑、皮肤不同时间诱导表达有显著作用(p<0.01)。不同组织表达高峰在不同温度的不同驯化时间,其中肝脏在15℃6h中有最高表达,是25℃驯化平均值的2.88倍;心脏组织在15℃3h中有最高表达,是25℃驯化平均值的2.69倍;脑和皮肤组织的HSP70在15℃9h中有最高表达,分别是25℃驯化平均值的1.41倍和2.15。
综上所述,Western blotting检测结果进一步证明HSP70有热表达的特异性,该表达方式说明HSP70在蛙类热损伤保护中起着重要的作用。另外在丽江地区双团棘胸蛙在35℃的驯化过程中,出现大量死亡的个体,并且死亡的大多数是小个体,并且实验结果表明该地区的蛙类对高温抵抗力最低。而在版纳地区中的蛙类低温的驯化后的HSP70的表达比高温驯化后高,对高温的抵抗力最强,提示该地区的蛙类在长期的进化中已适应高温的生活环境。昆明地区的蛙类对过高过低温度敏感性最小,与该地区的蛙类是广温性蛙类有关。推测如果全球气候的急剧变化,可能对低温狭温性的蛙类造成一定的影响。