【摘要】：神经发生是神经科学领域重要的基本研究问题之一。长久以来，神经生物学家并不认为成年哺乳动物中枢神经系统中的神经细胞具有再生能力，但近年来的研究表明，中枢神经系统中也存在神经干/前体细胞，主要分布在两个脑区：海马齿状回的颗粒细胞下层和端脑的侧脑室室管膜下区。SVZ的神经干/前体细胞，经嘴侧迁移流长距离迁移至嗅球，经由增殖、分化等过程后成为新的嗅球中间神经元，并能够取代凋亡或损伤的细胞，整合进嗅觉信号通路而发挥作用。这一神经发生通路被称为室管膜下区-嗅球通路（SVZ-OB通路）。成年哺乳动物SVZ-OB通路终生存在，是研究中枢神经系统神经发生的绝佳模型。SVZ-OB通路中神经干/前体细胞的神经发生对嗅觉系统的发育和维持起关键作用，其机制研究也成为嗅觉系统发育生物学中的重要问题。因此，将SVZ-OB通路的神经发生过程的机制作为深入研究的问题，有助于阐明成年哺乳动物中枢神经系统的正常构建过程，并为神经发生异常相关疾病的临床治疗提供新的理论依据。 SVZ-OB通路神经干/前体细胞的神经发生是一个精密、复杂的过程，不仅受细胞内部的信号分子影响，还与周围细胞及其所表达的不同种类的细胞外信号分子密切相关。目前对该过程的具体调控机制了解仍然十分有限，已知的调控因子尚不能清楚地解释SVZ-OB通路神经干/前体细胞是怎样维持其固定迁移模式、如何分化为不同的嗅球中间神经元、如何调控不同神经元亚型之间的数量、比例等问题。 研究表明，在嗅球的小球层和紧临小球层的嗅神经层，富含嗅鞘细胞。嗅鞘细胞是嗅觉系统特有的一类神经胶质细胞，具有影响细胞迁移以及促进再生等能力。嗅鞘细胞的存在，为嗅觉系统提供了一个不同于成年哺乳动物神经系统的其它部分的微环境，其更有利于嗅受体神经元的更新与再生，更适合嗅觉系统正常结构和功能的维持。然而，目前对于嗅鞘细胞在嗅觉系统发育过程中的作用了解十分有限。时间和空间的条件都为嗅鞘细胞参与调控SVZ-OB通路的神经发生过程提供了证据。本实验室在以往的研究中也曾证明，嗅鞘细胞吸引SVZa神经干/前体细胞向嗅球迁移的现象，是通过分泌可溶性蛋白实现的，但至今尚不清楚其中起关键作用的是哪个分子，具体作用机制是怎样的。这是本课题拟解决的关键科学问题。 本课题结合运用细胞生物学、分子生物学和形态学等方法与技术，针对鉴定出的嗅鞘细胞的特异分泌蛋白，着重探讨了嗅鞘细胞分泌蛋白hemopexin在成体SVZ-OB通路神经发生中的作用及其机制。具体研究内容包括四个部分：第一部分运用二维电泳和基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱技术，通过比较分析嗅鞘细胞和星形胶质细胞条件培养液中分泌蛋白的差异，鉴定嗅鞘细胞的特异分泌蛋白；第二部分运用免疫组化等方法，明确SVZ-OB通路中hemopexin蛋白及其受体LRP1的表达情况；第三部分利用体外培养的SVZa干细胞球等模型，检测hemopexin蛋白对SVZa神经干/前体细胞迁移、增殖、凋亡以及分化的影响；第四部分借助对hemopexin基因缺陷型小鼠的形态学分析，阐明在体条件下hemopexin在SVZ-OB通路前体细胞神经发生过程中的作用及其生理意义。 取得的主要结果如下： 1.通过双向电泳和基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱技术，分析OECs与ACs分泌的可溶性蛋白的差异表达，在OECs条件培养液中，鉴定出48个特异表达蛋白，其中之一为hemopexin。 2.运用免疫组化等方法，明确hemopexin蛋白表达于体外培养的OECs以及嗅球组织的嗅神经层和小球层，而其受体LRP1则表达于体外培养的SVZa神经干/前体细胞以及嗅球的颗粒细胞层、僧帽细胞层。 3.通过体外培养SVZa神经干细胞球等模型，我们观察到，hemopexin蛋白能够促进SVZa神经干/前体细胞的迁移，并诱使细胞骨架重组；加速SVZa神经干/前体细胞向神经元和少突胶质细胞方向分化，却不影响其最终分化比例；但不影响SVZa神经干/前体细胞的增殖和凋亡。 4.针对hemopexin基因缺陷小鼠的形态学分析显示，hemopexin基因缺陷导致小鼠RMS中链式迁移的干/前体细胞密度降低且排列松散；嗅球僧帽细胞数量减少且排列紊乱，嗅球中间神经元亚型分化发生异常。 综上所述，我们发现hemopexin不仅能够促进SVZa神经干/前体细胞向嗅球迁移并维持其链式迁移状态，影响其向嗅球中间神经元的分化，而且还能改变嗅球僧帽细胞层的结构。该结果提示hemopexin蛋白在SVZ-OB通路的神经发生过程中具有重要作用。本研究有助于揭示调控SVZa神经干/前体细胞神经发生的新机制，并且，为深入了解嗅鞘细胞在嗅觉系统结构形成和功能调节中的作用，提供新的理论依据。
【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R338
【共引文献】
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1 刘sボ
本文编号：2801087
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