大腦皮質(zhì)由數(shù)百乃至上千種不同類型的細(xì)胞構(gòu)成,這些不同類型的細(xì)胞組成了大腦結(jié)構(gòu)各異的功能區(qū)。本課題旨在探討背側(cè)端腦包括新皮質(zhì)神經(jīng)元、海馬齒狀回顆粒細(xì)胞、Cajal-Retzius(CR)細(xì)胞3類細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)控。在發(fā)育過程中,新皮質(zhì)神經(jīng)元來源于外側(cè)壁(lateral wall)、海馬齒狀回(Dentate gyrus,DG)顆粒細(xì)胞來源于內(nèi)側(cè)壁(medial wall)、Cajal-Retzius細(xì)胞的來源之一是位于medial wall底部的皮質(zhì)邊緣(cortical hem)。這些類型神經(jīng)元命運(yùn)決定的機(jī)制還未被完全揭示。在大腦皮質(zhì)發(fā)育早期,Foxg1參與調(diào)控眾多的發(fā)育事件,包括皮質(zhì)的模式形成,前體細(xì)胞的增殖以及細(xì)胞的命運(yùn)決定等。前人研究曾報道,在Foxg1~(-/-)小鼠中,突變小鼠新皮質(zhì)神經(jīng)元的特征缺失,中線cortical hem劇烈擴(kuò)張,整個背外側(cè)皮質(zhì)被cortical hem占有,由此認(rèn)為缺失Foxg1導(dǎo)致新皮質(zhì)神經(jīng)元命運(yùn)轉(zhuǎn)化成為CR細(xì)胞。但是另有研究則認(rèn)為上述現(xiàn)象是由于Foxg1全敲導(dǎo)致了大規(guī)模的內(nèi)側(cè)-外側(cè)(medial-lateral)的模式重排(repatterning)引起的,而非皮質(zhì)神經(jīng)元和CR細(xì)胞之間的命運(yùn)轉(zhuǎn)變。由于Foxg1在端腦發(fā)育過程中發(fā)揮著時空特異性的調(diào)控作用,在不同的發(fā)育階段、不同的區(qū)域、不同的細(xì)胞類型中的作用均不相同。為深入研究Foxg1在皮層發(fā)育過程過程中對不同細(xì)胞類型細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)控,排除早期模式形成對細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)化的影響,在本研究中我們利用Nestin-CreER~(TM)小鼠與Foxg1~(fl/fl),通過他莫昔芬(Tamoxifen,TM)的誘導(dǎo),在模式形成之后的不同時間點(diǎn)的前體細(xì)胞中敲除Foxg1,避開全敲引起的模式形成的影響,在此基礎(chǔ)上進(jìn)而探究Foxg1在細(xì)胞命運(yùn)決定中的功能。我們發(fā)現(xiàn),在胚胎期10.5天(Embryonic day 10.5,E10.5)之后敲除Foxg1基因,皮層神經(jīng)元轉(zhuǎn)化成為類齒狀回顆粒細(xì)胞,并且這一現(xiàn)象在E14.5天敲除Foxg1的突變小鼠中也能觀察到。同時也觀察到CR細(xì)胞數(shù)目的上升。我們后續(xù)通過在體(in vivo)的嵌合敲除實(shí)驗和體外(in vitro)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗,證明了Foxg1可以細(xì)胞自主性的抑制DG神經(jīng)元的命運(yùn)。然而,在我們的研究中,發(fā)現(xiàn)在E10.5之后條件性敲除Foxg1,cortical hem并未擴(kuò)張至整個背側(cè),僅有輕微的擴(kuò)張。因而,hem可能并未參與E10.5天之后的細(xì)胞的命運(yùn)轉(zhuǎn)變。另外,在Foxg1條件性敲除小鼠中,Wnt信號下游的轉(zhuǎn)錄因子Lef1表達(dá)上調(diào),從背內(nèi)側(cè)皮質(zhì)一直擴(kuò)張到背外側(cè)皮質(zhì),提示W(wǎng)nt信號可能參與了皮質(zhì)神經(jīng)元-海馬顆粒細(xì)胞的命運(yùn)轉(zhuǎn)化。我們的研究有助于進(jìn)一步闡明細(xì)胞命運(yùn)決定的調(diào)控機(jī)制。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R338
【文章目錄】：
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第一章 文獻(xiàn)綜述
    第一節(jié) 大腦皮質(zhì)神經(jīng)元類型多樣性總論
    第二節(jié) 背側(cè)端腦的神經(jīng)發(fā)生及命運(yùn)決定
        1.2.1 新皮質(zhì)神經(jīng)發(fā)生及命運(yùn)決定
        1.2.2 齒狀回的神經(jīng)發(fā)生及命運(yùn)決定
        1.2.3 CR細(xì)胞的發(fā)育調(diào)控
    第三節(jié) Cortical hem的功能
        1.3.1 Cortical hem與新皮質(zhì)的發(fā)育
        1.3.2 Cortical hem與齒狀回的發(fā)育
        1.3.3 Cortical hem與 CR細(xì)胞發(fā)育
    第四節(jié) Foxg1 調(diào)控早期的皮質(zhì)發(fā)育及細(xì)胞命運(yùn)特化
        1.4.1 Foxg1 基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)與FOXG1 綜合征
        1.4.2 Foxg1 對新皮質(zhì)發(fā)育的調(diào)控研究
        1.4.3 Foxg1對Cortical hem和齒狀回發(fā)育的調(diào)控研究
        1.4.4 Foxg1對CR細(xì)胞發(fā)育的調(diào)控研究
        1.4.5 Foxg1 功能研究展望
第二章 材料和方法
    第一節(jié) 材料
        2.1.1 實(shí)驗動物
        2.1.2 主要儀器
        2.1.3 溶液配制
    第二節(jié) 實(shí)驗方法
        2.2.1 小鼠繁殖和Tamoxifen誘導(dǎo)
        2.2.2 小鼠基因型鑒定
        2.2.3 小鼠組織收取及冰凍組織切片制備
        2.2.4 免疫熒光染色
        2.2.5 總RNA提取和總cDNA制備
        2.2.6 熒光實(shí)時定量PCR
        2.2.7 組織切片原位雜交
        2.2.8 體外神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗
        2.2.9 細(xì)胞統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析
第三章 實(shí)驗結(jié)果
    第一節(jié) 條件性敲除Foxg1 導(dǎo)致CalR+細(xì)胞的異位產(chǎn)生
        3.1.1 Foxg1 的缺失導(dǎo)致CR細(xì)胞數(shù)目的增加
        3.1.2 皮質(zhì)異位產(chǎn)生的CalR+的細(xì)胞并非CR細(xì)胞
    第二節(jié) FoxG1 抑制齒狀回顆粒細(xì)胞的命運(yùn)
        3.2.1 異位產(chǎn)生的CalR+細(xì)胞并非新皮質(zhì)神經(jīng)元
        3.2.2 異位產(chǎn)生的CalR+細(xì)胞具有類齒狀回顆粒細(xì)胞的命運(yùn)
    第三節(jié) FoxG1 細(xì)胞自主性調(diào)控齒狀回顆粒細(xì)胞的命運(yùn)
        3.3.1 Foxg1 缺失并未導(dǎo)致Cortical hem的顯著性擴(kuò)張
        3.3.2 FoxG1 細(xì)胞自主性調(diào)控齒狀回顆粒細(xì)胞的命運(yùn)
第四章 討論與展望
    4.1 FoxG1 細(xì)胞自主性的抑制齒狀回顆粒細(xì)胞的命運(yùn)
    4.2 FoxG1 抑制CR細(xì)胞的產(chǎn)生
    4.3 展望
參考文獻(xiàn)
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