研究方向

研究概述:

由神经系统和外周组织器官共同协调起来的神经内分泌轴是一个理想的,可跟踪的、多层次的、跨器官的重要体内模型和非常好的研究体系。这其中所涉及的神经系统和周边系统的协同互作对调控诸多的生理过程和行为至关重要,包括性冲动,生殖行为,对紧张的反应,情绪和情感,能量储存和消耗,疾病发生发展,等等。对这些体系的科学研究目前在国际上非常活跃,直接涉及到从行为学、神经生物学、内分泌学、生殖生物学到生理病理学等研究领域的诸多现象、功能和相互协调互作过程。对它们的深入了解将有助于理解生物体如何维持体内动态平衡,以及机体能力在时间和功能上如何达到最优化的这些重要问题,也将为设计开发新的药物,防治疾病,保障健康等方面提供重要的理论依据和实验基础。

本实验室的主要研究兴趣是动物在生理、病理及行为等各种变化下所涉及的神经系统、内分泌系统和生殖系统的相关机制。研究对象包括以多种重要的神经内分泌轴(例如在下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamic-pituitary-gonadalaxisHPG)和下丘脑-垂体-肾上腺轴(Hypothalamic–pituitary–adrenal axisHPA))和下丘脑前部的生物钟起搏器:视交叉上核(suprachiasmaticnuclei SCN)为主线的相关生理(如生物钟和精子生成)、病理(如男性不育、癌症和脑卒中)机制。实验室通过使用多种动物模型和基因学工具,结合行为学和生物化学、分子生物学、生物信息学等手段开展相关研究工作。

研究方向:

具体研究思路、现有研究基础和内容上将在几个主要方向上逐步展开深入,并互相协调补充:

1.   神经肽分泌细胞在中枢神经系统中是如何与生物钟信号协调,从而优化生物学功能的?

HPG分泌轴中,包括促性激素释放激素(gonadotropin-releasinghormoneGnRH)Kisspeptin(KiSS)RFamide相关肽(鼠类中称RFRP,是鸟类中促性激素抑制激素(gonadotropin-inhibitoryhormoneGnIH)的同源类似物)等神经肽同时作用于神经,内分泌和生殖系统,发挥促进或抑制作用,调节各种生殖功能,包括释放性激素以维持生殖系统的完整性和影响性行为。

一个长期困惑生殖学家的谜团是在自发性排卵的啮齿动物中,排卵过程只能在当天有限的时间窗口内被启动。前期工作在体外显示了GnRH神经元对大脑中直接(如肠血管活性肽,vasoactive intestinalpolypeptideVIP)或间接(如kisspeptin)来自于SCN的上游信号具有节律性的敏感性(Zhao et al, 2009)。这些发现提示了体内的局部生物钟和来自SCN起搏器的时间信号之间的相互作用。它们之间的协同作用可能在时间上对优化GnRH神经元细胞内活性非常重要,而这对成功的生殖功能和性行为又是非常必要的调控方式之一。实验室将通过在特定的脑区进行显微外科手术和可诱导的特定基因操作(比如在富含GnRH神经元的视前区(POA)或视网膜前体干细胞的Clock基因),使得在特定的时间范围内,对活体动物中这些基因的表达量进行特异脑区细胞水平的控制;并结合用于细胞自激活的Tethered-VIP配体对SCN进行可诱导调控以及仓鼠特殊的SCN Split模型来观察生物钟对神经内分泌轴中重要神经元(如GnRHRFRPKisspeptin神经元)的影响。这些新工具也可以根据具体研究进度同时应用于一些和生物钟相关的疾病及其治疗的研究中,比如生物钟对疾病用药的时效性等的影响。

2.   中央神经系统结构上的变化如何被行为学或环境条件影响?

在动物水平上,为了了解动物进行社交行为(比如性行为)时,调节GnRH神经元的相关神经网络的动态和可塑性变化,实验室新的转基因工具(双I-SceI双酶切位点和Sleeping Beauty转座子系统)和带多荧光(四种或更多)的病毒载体可用于体内标记特异神经网络。这将为更直接和便捷的研究社会行为如何影响突触和轴突的可塑性结构(反之亦然)提供更多的可行性。这些新的工具通过使用新的能沿神经链路双向传递的荧光标记物来观察包括RFRPKiSSGnRH神经元在内的特定神经网络之间的相互作用,研究这些神经网络在可变的环境条件(如光周期和食物的可获取性)和不同行为(如社交背景)下其突触和轴突的动态变化(文章整理备投)。该多荧光标记工具的建立还可以广泛应用到对其他神经元(比如SCN中的VIP神经元和HPA分泌轴中的促肾上腺皮质激素释放因子(Corticotropin-releasing factorCRF)神经元)网络,以及一些神经疾病(如脑卒中)涉及的神经网络重构的研究中去。

3.   神经内分泌轴中各种神经肽的细胞内控制机制。

为了了解HPG轴中这关键神经肽的控制机制,实验室还将致力于鉴定新的细胞内作用于这些多肽基因的调节因子。通过结合并优化一系列蛋白质组技术,实验室可以对新型神经多肽(如KiSSRFRP)转录调控机制进行研究。发现的新的调控因子及其之间的相互作用机制。上述工作将大量结合新一代高通量测序技术Deep sequencingBioinformatics分析技术进行细胞内信号通路的研究。

4.   神经肽在疾病模型中的功能。

体内的激素和神经信号之间的互作在行为学和生理学上均对生殖系统有着重要影响。除了正常组织中神经肽的功能,实验室也将关注它们在生殖系统和神经中的疾病模型(如不育症、神经/内分泌/生殖系统癌症、脑积水和脑卒中等)中的功能。各类先进的小动物多模态活体成像技术(如核磁共振、荧光和化学发光活体成像等)以及实验室正在研发的最新细胞示踪技术和随机多肽库和抗体库技术都将被广泛应用到这一研究方向中。


荣誉奖励
学术成果

学术论文:

截止2015月10月,累计发表学术论文23篇(其中第一作者 8 篇,其中被引用最高的一篇达545次并同时为通信作者)全部由SCI收录,被引用总数1226次

被引用情况:http://scholar.google.com/citations?user=0xJhU_0AAAAJ

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