陳洪瑞

（煙臺(tái)城市園林綠化有限公司，山東煙臺(tái) 264001）

靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦中特殊類型細(xì)胞基因表達(dá)情況的分析

陳洪瑞

（煙臺(tái)城市園林綠化有限公司，山東煙臺(tái) 264001）

目前，在靈長(zhǎng)類動(dòng)物不同物種基因表達(dá)的差異研究方面，學(xué)者大多忽視了特殊基因的表達(dá)情況。基于這種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦與小腦的組織差異進(jìn)行了分析，然后對(duì)橫河候、猩猩和人類這三個(gè)物種腦中特殊類型細(xì)胞基因表達(dá)情況展開(kāi)了探討，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦；特殊類型細(xì)胞；基因表達(dá)

在5～7百萬(wàn)年前，人類和黑猩猩擁有同一祖先。經(jīng)過(guò)了上百萬(wàn)年的進(jìn)化，約5百萬(wàn)個(gè)堿基發(fā)生了插入、缺失和重復(fù)等情況，同時(shí)約3～5百萬(wàn)個(gè)堿基出現(xiàn)了突變，最終導(dǎo)致人類和黑猩猩有約1～2%的堿基不同。而人類與其它靈長(zhǎng)類動(dòng)物的最大區(qū)別在于大腦的發(fā)達(dá)程度，這與大腦基因經(jīng)過(guò)融合、缺失等變化所表現(xiàn)出的特殊基因表達(dá)情況有關(guān)。因此，還應(yīng)加強(qiáng)靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦中特殊類型細(xì)胞基因表達(dá)情況分析，以便更好的探索這些基因參與人類大腦重要功能的過(guò)程。

1 靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦與小腦的組織差異分析

從現(xiàn)有研究來(lái)看，在基因表達(dá)分析方面，有關(guān)學(xué)者主要以恒河猴為檢測(cè)對(duì)象對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦與小腦組織中的高表達(dá)基因進(jìn)行了分析。研究成果顯示，其大腦和小腦中分別有785和807個(gè)高表達(dá)基因。而在額葉前皮層中，高表達(dá)基因與“記憶”、“行為”等高等認(rèn)知功能有著緊密的關(guān)系，并且與神經(jīng)推行性疾病有關(guān)。相較于小腦，大腦將產(chǎn)生更多的能量消耗[1]。所以在小腦中，基因可與離子轉(zhuǎn)運(yùn)，細(xì)胞表面受體將影響到信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并且與小腦特殊功能關(guān)系不大。

2 靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦中特殊類型細(xì)胞基因表達(dá)情況

2.1 大腦中特殊類型細(xì)胞基因

從大腦細(xì)胞組成上來(lái)看，其主要由灰質(zhì)中的神經(jīng)細(xì)胞和白質(zhì)中的膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成。從對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦展開(kāi)的研究來(lái)看，額葉前皮層灰質(zhì)中被發(fā)現(xiàn)的高表達(dá)基因有265個(gè)，而小腦皮層灰質(zhì)中只有228個(gè)。從白質(zhì)中細(xì)胞基因組成情況來(lái)看，額葉前皮層中擁有349個(gè)，小腦細(xì)胞中則只有329個(gè)。

2.2 額葉前皮層與小腦皮層特殊基因表達(dá)

在特殊基因表達(dá)上來(lái)看，額葉前皮層與小腦皮層共有1592個(gè)基因表達(dá)存在差異。對(duì)這些基因進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，這些基因?qū)?duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物的神經(jīng)功能產(chǎn)生影響，如“神經(jīng)元分化”、“神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)”等。不同之處在于，額葉前皮層灰質(zhì)中的特殊基因主要會(huì)對(duì)“神經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)”等功能產(chǎn)生影響，小腦皮層灰質(zhì)中的特殊基因則會(huì)對(duì)“遺傳信息處理”等功能產(chǎn)生影響。從白質(zhì)中特殊基因表達(dá)情況來(lái)看，額葉前皮層白質(zhì)中的特殊基因?qū)⒃谀z質(zhì)細(xì)胞中得到富集，并且對(duì)“髓鞘”等功能產(chǎn)生影響。不同于額葉前皮層，小腦皮層白質(zhì)中的特殊基因則會(huì)在神經(jīng)細(xì)胞中富集，并對(duì)神經(jīng)發(fā)育有關(guān)功能產(chǎn)生影響。此外，額葉前皮層中白質(zhì)將在星狀膠質(zhì)細(xì)胞中富集，所以也存在有較多“縫隙連接”，能夠?qū)ι窠?jīng)退行性疾病產(chǎn)生影響。但這一結(jié)論顯然與現(xiàn)有醫(yī)學(xué)研究結(jié)果存在一定的差異，因?yàn)椤芭两鹕习Y”等神經(jīng)疾病都是由神經(jīng)逐漸衰退引起，并非發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細(xì)胞功能存在缺陷。

2.3 靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦中的特殊基因表達(dá)

對(duì)人類、恒河猴和猩猩這三種靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦中基因表達(dá)情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，猩猩和恒河猴的基因表達(dá)并未存在顯著差異，但人類與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物基因表達(dá)有顯著差異，這些基因則為人類特有基因。目前，在人類、恒河猴和猩猩這三種靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦中，分別在額葉前皮層找到了702、259、55個(gè)特殊基因，在小腦皮層則分別找到了260、460、55個(gè)特殊基因。不同于其他兩個(gè)物種，人類額葉前皮層中擁有的特殊基因數(shù)量為小腦皮層的三倍有余。從與年齡有關(guān)的特殊基因表達(dá)情況來(lái)看，在人類額葉前皮層灰質(zhì)和白質(zhì)中，高表達(dá)基因分別有73和19個(gè)。在小腦皮層中，分別有7和3個(gè)。在恒河猴額葉前皮層灰質(zhì)和白質(zhì)中，高表達(dá)基因分別有10和6個(gè)。在小腦皮層中，分別有8和3個(gè)。在猩猩額葉前皮層灰質(zhì)和白質(zhì)中，高表達(dá)基因只存在于灰質(zhì)中，并且只有3個(gè)。在小腦皮層中，分別有1和3個(gè)。因此，相比較而言，人類腦中特殊基因能夠得到更好的富集，從而對(duì)人類大腦功能產(chǎn)生了更加顯著的影響[2]。此外，從有關(guān)分析結(jié)果來(lái)看，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的人類腦中特殊基因與神經(jīng)功能和“信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”等功能有關(guān)的基因達(dá)73個(gè)。但是，人類大腦灰質(zhì)中也富集有“長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)”這一特殊基因，與“阿爾茨海默氏癥”有著密切的關(guān)系。正因?yàn)槿绱耍壳爸挥腥祟惢加性摬“Y。

3 結(jié)論

通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，在人類特殊社會(huì)行為和認(rèn)知活動(dòng)中，腦中特殊類型細(xì)胞都會(huì)對(duì)人類產(chǎn)生重要影響。而相較于恒河猴和猩猩等其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物，人類這些細(xì)胞中富集了大量的特殊基因，最終使得人類的行為與其它靈長(zhǎng)類動(dòng)物得到了顯著區(qū)分。此外，相較于小腦皮層，人類額葉前皮層中富集的特殊基因更多。而這樣的研究結(jié)論符合人類認(rèn)知功能與額葉前皮層功能存在密切聯(lián)系的結(jié)論，能夠進(jìn)一步解釋人類基因與人類行為表達(dá)之間的關(guān)系。因此，相信本文對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦中特殊類型細(xì)胞表達(dá)情況展開(kāi)的分析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究的開(kāi)展帶來(lái)一些啟示。

[1] 浦懋懋，姚俊，曹新.基因組學(xué)：揭秘人類特有遺傳變異對(duì)大腦皮層進(jìn)化與發(fā)育的影響[J].遺傳，2016，（11）：957-970.

[2] 柳嬌嬌，李宏軍，焦艷梅.猴免疫缺陷病毒感染引起以天然免疫為主的部分基因表達(dá)情況[J].北京醫(yī)學(xué)，2015，（9）：882-884.