综述:是什么维持秀丽隐杆线虫排便的精确性:排便的时空调节

【字体: 时间:2025年04月26日 来源:Journal of Biosciences 2.1

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  本文聚焦秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)排便行为这一独特的节律性行为展开综述。自 1990 年相关研究开启,已发现众多相关基因和信号分子。此次重点关注 2006 年后的研究进展,探讨肠道钙和质子振荡、肠神经系统对排便节律的调节作用。

  

秀丽隐杆线虫排便行为研究进展:聚焦肠道与神经系统的调节作用


在生命的奇妙世界里,从微小的单细胞生物到复杂的人类,受内部生物钟控制的节律性行为普遍存在。不过,这些节律性行为背后的内在振荡活动的具体机制和调节方式,在不同生物系统中差异很大,至今仍未完全明晰。

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的排便行为,又被称为排便运动程序(defecation motor program),自 1990 年 James Thomas 开展开创性研究以来,已被深入探索了 30 多年,吸引了众多科研人员的目光 。在对其遗传学、生理学和行为学的细致研究中,众多保守基因和信号分子相继被发现。由于此前的研究成果在 2006 年已有文献进行综述,本综述将不再全面回顾,而是着重关注 2006 年之后的研究进展,特别是肠道钙(Ca2+ )和质子(H+ )振荡,以及肠神经系统(enteric nervous system)对排便节律的调节作用。

在秀丽隐杆线虫的肠道内,钙振荡和质子振荡就像一场有序的交响乐,各自有着独特的 “旋律”,并共同影响着排便行为。钙信号在许多细胞过程中都起着关键作用,在秀丽隐杆线虫的排便过程中也不例外。研究发现,肠道内钙浓度的周期性变化,如同 “指挥棒” 一般,调控着排便行为的节奏。当钙浓度达到一定阈值时,可能会触发一系列生理反应,最终导致排便动作的发生。而质子振荡同样不可忽视,它与肠道内的酸碱平衡密切相关,进而影响肠道细胞的生理功能,对排便节律产生重要影响。例如,质子浓度的改变可能会影响肠道肌肉的收缩和舒张,就像调整琴弦的松紧度一样,改变排便行为的频率和强度。

肠神经系统则像是一个精密的 “中央控制系统”,对秀丽隐杆线虫的排便节律进行着精细调节。它由许多神经元组成,这些神经元通过释放神经递质来传递信号。当肠神经系统接收到特定的信号时,会调节肠道肌肉的活动、分泌功能等,从而调整排便的节奏。比如,某些神经递质的释放可能会使肠道肌肉收缩得更有力,加快排便的速度;而另一些神经递质则可能抑制肠道肌肉的活动,延长排便的间隔时间。

随着对秀丽隐杆线虫排便行为研究的不断深入,这些关于肠道钙和质子振荡、肠神经系统调节作用的新发现,为我们理解生物节律性行为的内在机制打开了一扇新的窗户。这不仅有助于我们深入了解秀丽隐杆线虫自身的生理过程,也为生命科学领域其他相关研究提供了宝贵的参考,让我们离解开生物节律之谜又近了一步 。

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