斑马鱼完整分

实验模式动物—斑马鱼生信一班第二组UseZebrafishASAModelOrganism小组成员组长：豆荣昆成员：肖远刘哲安洪强林志滨刘健男

董银松徐俊波

内容斑马鱼概况斑马鱼作为模式生物的优点.................刘哲胚胎发育.................................豆荣昆肖远研究举例...................安洪强董银松徐俊波斑马鱼的研究现状林志滨刘健南想法参考概况70年代早期，斑马鱼仅在一个研究中心被详细研究：在位于Eugene的俄勒冈大学，

CharlesKimmel及其同事开始将斑马鱼作为研究发育的动物模型，并探索其作用。第一部分ChuckKimmel斑马鱼作为模式动物逐渐受到关注

TurnEyestoFishChristianeNüsslein-Volhard

1995

诺贝尔奖获得者wasabletoidentifyandclassifyasmallnumberofgenesthatareofkeyimportanceindeterminingthebodyplanandtheformationofbodysegments,turnedeyestofishandfindawiderangeofmutationsWolfgangDriever国内发展概况始于4、5年前南北两个中心北方服务中心依托于北京大学和清华大学，侧重于自创、收集和提供与早期胚胎发育、心血管发育和疾病相关的转基因品系和突变体库;

南方服务中心依托于中国科学院上海生命科学研究院，侧重于自创、收集和提供与神经系统发育、血液发生、免疫系统发育和疾病相关的斑马鱼转基因品系和突变体库。主要集中在重点高校及研究所“建立斑马鱼模式动物平台”被列入2006年国家重大发展研究计划在2006年国家重大科学研究计划中，设立“发育研究的模式动物平台”项目。在规划中指出“依托现有的斑马鱼研究设施，完善共享的斑马鱼资源和技术平台，建立与发育、生殖研究相关的突变体库，完善相关研究技术，为国内同行提供资源和技术支持”。斑马鱼基本特性产于热带印度，孟加拉国。成鱼体长4～6厘米。体呈纺锤形。雌雄易区分。性情温和，对水温水质要求不高，易饲养。属卵生鱼类，4月龄进入性成熟期。繁殖期约7天左右。产卵量高，繁殖力很强。体外受精，胚胎透明，在24小时内就可发育成形，

2~3天孵出仔鱼。斑马鱼作为模式动物的优点

WhyFish?Thescientificvalueofthezebrafishliesinitspositionontheevolutionaryladder.Asavertebrate,thezebrafishisseveralrungsclosertohumansthanarefruitflies(Drosophila)orworms(Caenorhabditiselegans),yetthefishisalsomuchmoremalleablethanmostmammaliananimalmodels.hardiness,smallsize,andbrieflifespanzebrafisheggsaretransparent——allowingdirectvisualizationoftheembryo.Asinglefishlayshundredsofeggsatatime,providingampleresourcesfor“forwardgeneticscreens”斑马鱼胚胎早期发育图谱PascalHaffteretal.Development,1996,123,1-36Zebrafish:Development

斑马鱼的胚胎发育可分为7个阶段。合子期；分裂期；囊胚期；原肠胚期；体节期；咽囊期；孵化期。左图.腔化形成神经管。Nomarski左侧观（AP轴第9体节水平）聚焦于中线，背侧朝上，前侧居左。发育中的脊髓的底板（f）紧邻脊索（n）背侧，也在底索（h）背侧。A：开始于18-（18h）的神经杆腔化底板形成显著的背侧边界；B：中央管（c）迅速出现于这一位置，21-（19.5h）。注意到同时脊索细胞内空泡的增大。图34C显示了它们在随后一个分期的发育。比例尺=50μmCurrentResearchonZebrafish

实验方法举例过氧化氢在伤口愈合中的重要作用抑制肿瘤血管生成

过氧化氢在伤口愈合中的重要作用背景：美国哈佛大学医学院的的TimothyMitchison教授等利用斑马鱼作为模型，通过一种可以检测到微量过氧化氢的感受器揭示了过氧化氢在伤口位置的检测中的作用。他们观察到，一旦斑马鱼的尾鳍受到损伤，伤口周围的过氧化氢浓度会立即持续增高。并且，相对伤口越远的位置过氧化氢浓度相对较低，从而在空间上呈现出梯度分布。作者进而利用药理学和遗传学的方法发现，伤口周围的过氧化氢浓度梯度的产生依赖于双氧化酶,。有趣的是，当通过抑制双氧化酶的活性破坏伤口处的过氧化氢浓度梯度后，白细胞就不能被招募到伤口的周围。因此，过氧化氢的浓度梯度很可能起到了“导航员”的作用，将白细胞“引领”到伤口的位置。这一研究成果首次揭示了过氧化氢不仅具有人们所熟知的杀菌作用，对于白细胞检测到机体的损伤位置也有非常重要的功能。原理：研究人员插入了一个基因，该基因在过氧化氢存在的条件下会改变颜色。方法：他们将该基因插入斑马鱼的胚胎中，当胚胎成为幼鱼时，这种合成基因就会遍布全身，从而方便识别身体任何部位的微量过氧化氢。因为早有研究表明，白细胞会自发产生过氧化氢，因此研究人员就故意在斑马鱼身上制造损伤，然后采用显微镜观察过氧化氢和白细胞的聚集情况。出乎研究者的意料之外，他们发现过氧化氢早在白细胞出现之前就已在伤口处聚集起来，并迅速地扩散到周边组织。伤口边缘的斑马鱼幼虫的过氧化氢生产。（a）实验程序。（b）超成像中受伤的斑马鱼幼虫。[H2O2]，推断的超从YFP500/YFP420励磁比率。灰度缩放调整，以提高对比度。（三）时间[H2O2]在〜10-30微米的广大区域沿伤口边缘的利益的档案。伤口在到达的第一白细胞（红色实线）±SD（红色虚线）。（四）[H2O2]正常的伤口边缘的线条轮廓。（五）成像的白细胞招募和[H2O2]在的lysC::DsRED210的鱼线。彩色线叠加白细胞的轨道。比例尺：100微米斑马鱼血管生成方式非常简单，两排节间血管直接发自背大动脉，斑马鱼从胚胎到幼鱼的发育在一周内是完全透明的，而且在体外进行，可直接观察节间血管的发育状况。美国加州大学林硕教授等采用转基因技术，研制出绿色荧光标记血管的转基因斑马鱼（见下图），在荧光显微镜下很容易观察药物对血管的作用效果。

斑马鱼血管生成模型

经研究发现：免疫抑制剂麦考酚酸剂量依赖性抑制flk-GFP转基因斑马鱼节间血管的生长。还有人给斑马鱼的胚胎注射管内皮生长因子（VEGF）后观察到其体内有明显的新血管生成血。

抑制肿瘤血管生成A、B为受精后30小时后的斑马鱼胚胎，黄色箭头为背大动脉，红色箭头为尾静脉。

A为对照胚胎，白色箭头指示的为节间血管。

B为经过药物过夜处理的胚胎。看不见任何节间血管。chokh/rx3基因突变导致的眼睛缺失chokh

基因突变的恢复斑马鱼眼部突变分类突变导致的异常Theresearchprogressofzebrafish最新研究进展：药物成瘾相关研究空间相关的学习记忆左右脑不对称性行为社会行为在疾病研究中的应用药物成瘾相关研究

（drugaddiction科学家Levir等人通过对斑马鱼潜水行为的研究建立了斑马鱼焦虑模型，并发现尼古丁具有一定抗焦虑的作用，这对于戒烟和抗焦虑的临床治疗及药物开发提供了一个高效平台。利用抗成瘾突变体以及药理学方法，结合在体成像技术和电生理方法，为探寻药物成瘾的具体神经机制提供了可能。空间相关的学习记忆

（memory）最近Ｙｕ等运用条件性空间偏好以及条件性空间逃避行为的范式，证明了这两种学习记忆的能力随着斑马鱼老年化而下降：幼年斑马鱼中，易于形成稳定的学习记忆，而老年斑马鱼的这种记忆则极易丢失。此研究使得我们有可能通过运用斑马鱼强大的分子遗传操作方法，探寻与年龄相关的认知衰退的神经机制以及治疗对策。社会行为

（socialbehavior）Ｅｎｇｅｓｚｅｒ等通过巧妙的实验设计证明，斑马鱼的群聚行为由视觉信号介导，即正常情况下会选择与自己体型、条纹相似的个体作为自己的同伴或者伴侣。而这种视觉选择是由幼年的社会经历所决定：如果幼年时与条纹不同的个体一起饲养，成年后斑马鱼则更喜欢和幼时一起长大的个体呆在一起，而不是外形上和它本身更像的个体。对斑马鱼社会行为的研究有助于我们认识一些人类社会行为背后的神经机制。左右脑不对称行为目前斑马鱼也越来越多地被应用于大脑左右不对称的研究中。在发育上，对于斑马鱼上丘脑不对称性的形成及相关信号通路已有一系列的研究；在功能上，也有一些研究表明斑马鱼在学习与记忆上具有左右脑不对称性。斑马鱼的左右眼视野交叉较少，因此成为研究左右脑功能不对称的一个理想模型。斑马鱼在疾病研究中的应用迄今已发现的数千种斑马鱼突变体，可模拟人类贫血、耳聋、视网膜变性、心血管疾病、肌无力症、恶性肿瘤、阿尔茨海默病等多种疾病，从而找到治愈这些疾病的方法。因斑马鱼的鳍、鳞和部分心脏都可以再生，德国科学家宣布，他们对斑马鱼的研究成功解开了动物肢体再生之谜，对人类截肢再生治疗意义重大台湾科学家开发出“肥胖”斑马鱼，未来可用作减肥药物的前期试验。在杭州，斑马鱼被投放进饮用水源地，以便对水质进行24小时监测。

References

PhilippNiethammer,ClemensGrabher,A.ThomasLook,TimothyJ.Mitchison.

Atissue-scalegradientofhydrogenperoxidemediatesrapidwounddetectioninzebrafish.

Nature,2009;459(7247)DOI:10.1038/nature08119斑马鱼在生命科学研究中的应用。生命科学

2007；19：382－386Thezebrafish