港科大：非洲爪蟾胚胎的跨膜H+流与神经诱导调节
基本信息
主题：非洲爪蟾胚胎的跨膜H+流与神经诱导调节
期刊：Zygote
研究使用平台：NMT生物医学创新平台
标题：Transmembrane H+ fluxes and the regulation of neural induction in Xenopus laevis
作者：香港科技大学Ho Chi Leung
检测离子/分子指标
H+
检测样品
非洲爪蟾胚胎
中文摘要
以前有报道，在从非洲爪蟾胚胎制备的离体平面外植体中，背侧外胚层细胞的细胞内 pH值（pHi）从阶段10.5增加到阶段11.5（即11-12.5 hpf）。有人提出，这种增加（可能是由于H+以某种方式被排出、隔离或缓冲）在调节神经感应中发挥作用本研究使用非损伤微测技术（NMT），在完整的阶段9-12（约7-13.25 hpf）的非洲爪蟾胚胎赤道周的8个位置非损伤地测量H+流速。结果表明，在阶段9-11，所有测量位置都有少量的H+外排。在阶段12，大多数位置有少量但明显的H+外排增加，胚胎背侧的H+外排速率明显大于其他位置。研究同时用巴佛洛霉素A1处理阶段9-12的胚胎，阻断ATP驱动的H+泵的活性。到了阶段22（24 hpf），这些胚胎显示出发育迟缓，在原肠胚发育结束前就停止生长了，因此没有显示出通常的前部和神经结构，这在溶剂对照的胚胎中可以观察到。此外，与溶剂对照组相比，早期神经基因Zic3在处理后的胚胎中没有表达。本研究新的体内数据证实并扩展了早期基于外植体的报告，这些报告描述了在非洲爪蟾胚胎神经诱导过程中pHi的变化。
离子/分子流实验处理方法
7-13.25 hpf
离子/分子流实验结果
本研究使用NMT，对阶段9-12（即~7–13.25 hpf）的胚胎一周进行检测（图1）。每个发育阶段，在距胚胎表面约5 mm的参考位置检测H+流速，大约在0 pmol cm-2·s-1左右。相反，在胚胎周围测量的最小H+外排速率为0.1 pmol cm-2·s-1（图2）。
图1. 非损伤微测技术检测示意图。
在第9阶段（图2a），在胚胎周围的所有测量位置均保持约0.1 pmol cm-2·s-1的近乎恒定的H+外排。在阶段10（图2b），来自左侧（L）、左侧背侧（LD）、背侧（D）和右侧背侧（RD）位置的H+外排速率似乎略高于其他区域，但是在胚胎周围的所有测量位置之间没有发现显著差异。在第11阶段，背部区域（尤其是LD和D位置）的H+外排速率增加，约为0.2 pmol cm-2·s-1，显著高于在左腹侧（LV）检测到的约0.1 pmol cm-2·s-1的外排速率（图2c）。
在第12阶段，在胚胎的背侧（D）检测到大约0.55 pmol cm-2·s-1的H+外排速率（图2d），明显高于在所有其他位置检测到的H+流速。这些相同的数据也显示在径向柱形图上（图3），这清楚地表明，在所有测量位置，从阶段9到阶段12，H+外排增加，在胚胎背侧产生了更显著的H+外排。此外，在阶段12（即原肠胚形成结束时），背侧（D）和RD位置的H+外排显著大于阶段9-11在相同位置的H+外排速率。
图2. 阶段9-12（大约7-13.25 hpf）非洲爪蟾胚胎赤道周的H+流速。正值代表H+外排。
图3. 阶段9-12（大约7-14.25hpf）非洲爪蟾胚胎赤道周的H+流速比较。正值代表H+外排。
其他实验结果
研究用巴佛洛霉素A1处理胚胎，以阻断阶段9-12这种ATP驱动的H+泵的活性，然后研究这种抑制对胚胎大体形态的影响，以及24 hpf时早期神经基因Zic3的表达。在对照组胚胎中，在24 hpf（即阶段22）时，神经褶的未融合和融合区域，以及粘腺和眼叶原基都清晰可见，因此表明发育正常。相反，用巴佛洛霉素A1处理的胚胎发育不完全。在对照处理的胚胎中，Zic3在端脑、间脑、中脑和菱形脑中表达，相比之下，在巴菲霉素A1处理的胚胎中没有检测到Zic3的表达。
结论
本研究结果表明，细胞内碱化可能有助于建立非洲爪蟾胚胎的anterior neural fate。
测试液
0.05M Tris buffers, pH 7.0
NMT仪器信息
供稿：赵雪琦，刘蕴琦
编辑：刘兆义
关键词：非损伤微测技术；非洲爪蟾胚胎（Xenopus laevis）；神经诱导；H+流速；Zic3表达；生医动物类
