FoxG1在端脑发育早期调控细胞的命运决定

发布时间：2020-11-05 13:34

　　 大脑皮质由数百乃至上千种不同类型的细胞构成,这些不同类型的细胞组成了大脑结构各异的功能区。本课题旨在探讨背侧端脑包括新皮质神经元、海马齿状回颗粒细胞、Cajal-Retzius(CR)细胞3类细胞命运的调控。在发育过程中,新皮质神经元来源于外侧壁(lateral wall)、海马齿状回(Dentate gyrus,DG)颗粒细胞来源于内侧壁(medial wall)、Cajal-Retzius细胞的来源之一是位于medial wall底部的皮质边缘(cortical hem)。这些类型神经元命运决定的机制还未被完全揭示。在大脑皮质发育早期,Foxg1参与调控众多的发育事件,包括皮质的模式形成,前体细胞的增殖以及细胞的命运决定等。前人研究曾报道,在Foxg1~(-/-)小鼠中,突变小鼠新皮质神经元的特征缺失,中线cortical hem剧烈扩张,整个背外侧皮质被cortical hem占有,由此认为缺失Foxg1导致新皮质神经元命运转化成为CR细胞。但是另有研究则认为上述现象是由于Foxg1全敲导致了大规模的内侧-外侧(medial-lateral)的模式重排(repatterning)引起的,而非皮质神经元和CR细胞之间的命运转变。由于Foxg1在端脑发育过程中发挥着时空特异性的调控作用,在不同的发育阶段、不同的区域、不同的细胞类型中的作用均不相同。为深入研究Foxg1在皮层发育过程过程中对不同细胞类型细胞命运的调控,排除早期模式形成对细胞命运转化的影响,在本研究中我们利用Nestin-CreER~(TM)小鼠与Foxg1~(fl/fl),通过他莫昔芬(Tamoxifen,TM)的诱导,在模式形成之后的不同时间点的前体细胞中敲除Foxg1,避开全敲引起的模式形成的影响,在此基础上进而探究Foxg1在细胞命运决定中的功能。我们发现,在胚胎期10.5天(Embryonic day 10.5,E10.5)之后敲除Foxg1基因,皮层神经元转化成为类齿状回颗粒细胞,并且这一现象在E14.5天敲除Foxg1的突变小鼠中也能观察到。同时也观察到CR细胞数目的上升。我们后续通过在体(in vivo)的嵌合敲除实验和体外(in vitro)细胞培养实验,证明了Foxg1可以细胞自主性的抑制DG神经元的命运。然而,在我们的研究中,发现在E10.5之后条件性敲除Foxg1,cortical hem并未扩张至整个背侧,仅有轻微的扩张。因而,hem可能并未参与E10.5天之后的细胞的命运转变。另外,在Foxg1条件性敲除小鼠中,Wnt信号下游的转录因子Lef1表达上调,从背内侧皮质一直扩张到背外侧皮质,提示Wnt信号可能参与了皮质神经元-海马颗粒细胞的命运转化。我们的研究有助于进一步阐明细胞命运决定的调控机制。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R338
【文章目录】：
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主要英文缩写词
第一章 文献综述
    第一节 大脑皮质神经元类型多样性总论
    第二节 背侧端脑的神经发生及命运决定
        1.2.1 新皮质神经发生及命运决定
        1.2.2 齿状回的神经发生及命运决定
        1.2.3 CR细胞的发育调控
    第三节 Cortical hem的功能
        1.3.1 Cortical hem与新皮质的发育
        1.3.2 Cortical hem与齿状回的发育
        1.3.3 Cortical hem与 CR细胞发育
    第四节 Foxg1 调控早期的皮质发育及细胞命运特化
        1.4.1 Foxg1 基因的转录表达与FOXG1 综合征
        1.4.2 Foxg1 对新皮质发育的调控研究
        1.4.3 Foxg1对Cortical hem和齿状回发育的调控研究
        1.4.4 Foxg1对CR细胞发育的调控研究
        1.4.5 Foxg1 功能研究展望
第二章 材料和方法
    第一节 材料
        2.1.1 实验动物
        2.1.2 主要仪器
        2.1.3 溶液配制
    第二节 实验方法
        2.2.1 小鼠繁殖和Tamoxifen诱导
        2.2.2 小鼠基因型鉴定
        2.2.3 小鼠组织收取及冰冻组织切片制备
        2.2.4 免疫荧光染色
        2.2.5 总RNA提取和总cDNA制备
        2.2.6 荧光实时定量PCR
        2.2.7 组织切片原位杂交
        2.2.8 体外神经细胞培养实验
        2.2.9 细胞统计和数据分析
第三章 实验结果
    第一节 条件性敲除Foxg1 导致CalR+细胞的异位产生
        3.1.1 Foxg1 的缺失导致CR细胞数目的增加
        3.1.2 皮质异位产生的CalR+的细胞并非CR细胞
    第二节 FoxG1 抑制齿状回颗粒细胞的命运
        3.2.1 异位产生的CalR+细胞并非新皮质神经元
        3.2.2 异位产生的CalR+细胞具有类齿状回颗粒细胞的命运
    第三节 FoxG1 细胞自主性调控齿状回颗粒细胞的命运
        3.3.1 Foxg1 缺失并未导致Cortical hem的显著性扩张
        3.3.2 FoxG1 细胞自主性调控齿状回颗粒细胞的命运
第四章 讨论与展望
    4.1 FoxG1 细胞自主性的抑制齿状回颗粒细胞的命运
    4.2 FoxG1 抑制CR细胞的产生
    4.3 展望
参考文献
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致谢

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本文编号：2871705