《Journal of Neuroendocrinology》:Marine flatworms as windows into the evolution of bilaterian neuropeptide signalling
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神经肽信号传导的演化起源至今在很大程度上仍属未知。已有假说认为,经由神经肽的信号传递在两侧对称动物(Bilateria)祖先的神经系统调控中发挥了关键作用。对不同分类群中神经肽及其受体的鉴定、表达和功能分析,对于更好地理解两侧对称动物神经肽信号传导的起源至关重
神经肽信号传导的演化起源至今在很大程度上仍属未知。已有假说认为,经由神经肽的信号传递在两侧对称动物(Bilateria)祖先的神经系统调控中发挥了关键作用。对不同分类群中神经肽及其受体的鉴定、表达和功能分析,对于更好地理解两侧对称动物神经肽信号传导的起源至关重要。扁形动物门(Platyhelminthes,螺旋动物原口类)和异无肠动物门(Xenacoelomorpha,所有其余两侧对称动物的姐妹群或棘皮动物-半索动物类[Ambulacraria]的姐妹群)中的扁虫便是例证。尽管其形态简单(即缺乏体腔和循环系统的体制),它们通常拥有类脑的中枢神经系统以及若干两侧对称动物保守的神经肽。这一特征使它们成为分析神经肽及其与神经系统联系的实用模型。尽管已有研究揭示了脊椎动物神经肽与海洋扁形动物和异无肠动物中发现的神经肽之间的直系同源关系,但研究人员的工作提示,血管加压素/催产素(VP/OT)肽(扁虫催产素,platytocin)在这些类群中可能具有古老的祖先功能。
1 引言
神经肽(neuropeptide)是演化上古老的信号分子,在动物主要谱系中调节摄食、代谢、繁殖、应激反应和社会行为等生理与行为过程。值得注意的是,神经肽不仅存在于具有神经系统的动物中,也存在于无神经元的动物如扁盘动物(placozoans)和领鞭毛虫(choanoflagellates)中,提示神经肽信号传导在神经元出现之前已经具备功能,凸显了其在动物演化中细胞间通讯的基础作用。与经典快速神经递质不同,神经肽常释放到细胞外空间并通过容积传递(volume transmission)发挥作用,从而能在较长的距离和时间尺度上调节更广泛的神经回路。在两侧对称动物(Bilateria)中,神经肽系统库的重新组织/多样化被认为与有组织“脑”的出现相关,神经肽作为行为和内稳态的综合调节因子。扁形动物门(Platyhelminthes)和异无肠动物门(Xenacoelomorpha)均为毫米级扁平蠕虫,具有囊状肠、无体腔和循环系统、缺乏围绕神经系统的细胞外基质。尽管解剖结构简单,它们常发育出中枢神经系统(central nervous system, CNS),不同于弥散神经网。扁形动物属于原口动物(protostomes),而异无肠动物的系统发育位置仍有争议,或为所有其余两侧对称动物的姐妹群,或为棘皮动物-半索动物类(Ambulacraria)的姐妹群,故被归为地位未定(incertae sedis)。这种简单的解剖结构和系统发育位置使它们成为理解神经肽信号传导库和功能原理的独特模型。本综述聚焦于扁形动物门和异无肠动物门中的神经肽信号传导,通过比较这些两侧对称动物,可能为神经肽信号传导的起源提供见解。
2 海洋扁虫:扁形动物门
在原口动物中,神经肽系统的研究大多局限于若干蜕皮动物(ecdysozoans)和螺旋动物(spiralians)以及软体动物和环节动物。研究表明它们拥有相对保守的神经肽补体,并存在许多祖先两侧对称动物的肽能系统。扁形动物作为其他螺旋动物,可能提供非常简化的神经回路和实验工具来阐明神经肽的功能作用,但神经肽补体尚未被彻底采样,或仅限于单一肽。针对具有显著再生能力的淡水涡虫和寄生扁虫(如血吸虫和绦虫)的研究未能在其他原口动物中恢复若干祖先神经肽。与这些淡水涡虫和寄生扁虫的大多数单细胞RNA测序分析不同,Piovani等人对海洋多肠目(Polycladida)扁虫 Prostheceraeus crozieri 幼虫进行了单细胞图谱分析,鉴定出主要位于顶端器官(apical organ,可能的幼虫CNS)的神经元簇,其特征是同时表达“原口动物”