精確的細(xì)胞遷移是腦組織正常發(fā)育以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的生物學(xué)基礎(chǔ),發(fā)育中細(xì)胞遷移的異常影響神經(jīng)細(xì)胞定位與功能。盡管神經(jīng)細(xì)胞遷移相關(guān)的研究已有不少報(bào)道,但是對(duì)神經(jīng)細(xì)胞遷移調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)尚不全面。本文對(duì)神經(jīng)細(xì)胞遷移調(diào)控方式的研究,可以為由于細(xì)胞遷移異常導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供理論依據(jù)。MARVELD1是課題組前期研究發(fā)現(xiàn)的一個(gè)定位于細(xì)胞核的蛋白,研究最初主要集中于在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的調(diào)控功能,并發(fā)現(xiàn)MARVELD1通過(guò)調(diào)控ITGB1和ITGB4的表達(dá)平衡,進(jìn)而影響腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。其基因及蛋白質(zhì)在靈長(zhǎng)類(lèi)及小鼠中高度保守,鼠源MARVELD1在小鼠胚胎期腦組織分化發(fā)育階段呈現(xiàn)隨分化發(fā)育高表達(dá)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,由此提示MARVELD1在腦組織的神經(jīng)分化發(fā)育中發(fā)揮重要的作用。基于以上發(fā)現(xiàn),結(jié)合理論分析,本研究使用MARVELD1基因敲除的小鼠為模型,采用行為學(xué)實(shí)驗(yàn)、組織形態(tài)學(xué)檢測(cè)以及分子生物學(xué)技術(shù),并通過(guò)構(gòu)建Nestin和GFAP條件性敲除小鼠,研究了MARVELD1對(duì)腦神經(jīng)細(xì)胞分化發(fā)育的影響及其調(diào)控機(jī)制。本研究首先采用轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn)、跑步機(jī)實(shí)驗(yàn)、步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)和水迷宮實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)MARVELD1敲除小鼠存在認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)平衡能力的異常。此外,熱刺痛實(shí)驗(yàn)表明MARVELD1敲除小鼠的痛覺(jué)傳導(dǎo)與反應(yīng)能力遲鈍。這種異常改變從6-8周齡的MARVELD1敲除鼠便已經(jīng)出現(xiàn),到10月齡小鼠中持續(xù)存在。進(jìn)一步利用HE染色分析10月齡小鼠大腦皮層的組織形態(tài),發(fā)現(xiàn)MARVELD1敲除鼠大腦皮層的層次紊亂,神經(jīng)細(xì)胞排列異常。通過(guò)免疫組化、TUNEL染色和透射電鏡等技術(shù),分析青年鼠和老齡鼠的大腦皮層和小腦組織的神經(jīng)元特征,發(fā)現(xiàn)MARVELD1敲除小鼠的大腦皮層和小腦中神經(jīng)元出現(xiàn)萎縮或凋亡,并伴有神經(jīng)突觸數(shù)量的減少。以上結(jié)果表明MARVELD1可以調(diào)控大腦皮層和小腦神經(jīng)元的成熟和凋亡,進(jìn)而影響小鼠的行為和認(rèn)知能力。在上述研究基礎(chǔ)上,本文又檢測(cè)了MARVELD1敲除鼠發(fā)育期的大腦皮層和小腦的組織結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)MARVELD1敲除鼠神經(jīng)細(xì)胞定位紊亂,并且在小腦發(fā)育期間,小腦組織形態(tài)和顆粒細(xì)胞輻射狀遷移呈現(xiàn)異常。此外,Brdu標(biāo)記實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)MARVELD1影響發(fā)育期間小腦顆粒細(xì)胞的遷移,但是對(duì)顆粒細(xì)胞的增殖沒(méi)有影響。免疫組化等實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示MARVELD1影響了小腦浦肯野細(xì)胞的成熟和浦肯野纖維的發(fā)育,并且調(diào)控了膠質(zhì)細(xì)胞的定位和膠質(zhì)纖維的形成。這些結(jié)果提示MARVELD1調(diào)控了小腦顆粒細(xì)胞的輻射狀遷移,并且影響了浦肯野細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育。為進(jìn)一步研究MARVELD1影響神經(jīng)細(xì)胞遷移的調(diào)控方式,本研究構(gòu)建了Nestin-cre/MARVELD1~(fl/fl)和GFAP-cre/MARVELD1~(fl/fl)的條件性敲除鼠。Nestin-cre/MARVELD1~(fl/fl)小鼠小腦組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了與MARVELD1敲除鼠類(lèi)似的異常改變,包括顆粒細(xì)胞定位異常和浦肯野細(xì)胞萎縮。通過(guò)對(duì)GFAP-cre/MARVELD1~(fl/fl)小鼠的研究,發(fā)現(xiàn)MARVELD1在膠質(zhì)細(xì)胞中的缺失同樣可以引發(fā)小腦組織的發(fā)育異常,包括浦膠質(zhì)纖維的異常發(fā)育。這些研究結(jié)果顯示MARVELD1可以通過(guò)影響膠質(zhì)纖維的發(fā)育進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞的輻射狀遷移。為了分析MARVELD1影響腦神經(jīng)細(xì)胞輻射狀遷移的分子機(jī)制,本文進(jìn)一步通過(guò)蛋白質(zhì)免疫印跡、RT-PCR和免疫熒光技術(shù)探討了該基因調(diào)控細(xì)胞遷移的分子基礎(chǔ),結(jié)果發(fā)現(xiàn)MARVELD1缺失后小腦組織發(fā)育期的ITGB1/p-FAK通路被激活。體外小腦神經(jīng)球培養(yǎng)與檢測(cè)結(jié)果顯示,MARVELD1缺失可引發(fā)原代神經(jīng)元遷移紊亂,細(xì)胞遷移速度增快且無(wú)方向性,抑制ITGB1/p-FAK通路后,神經(jīng)元的異常遷移得以恢復(fù)。GFAP-cre/MARVELD1~(fl/fl)小鼠中的研究表明,MARVELD1通過(guò)膠質(zhì)細(xì)胞可以調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞中的ITGB1/p-FAK通路,進(jìn)而影響神經(jīng)細(xì)胞的輻射狀遷移。綜上所述,本研究的結(jié)果表明MARVELD1通過(guò)影響膠質(zhì)纖維發(fā)育并介導(dǎo)ITGB1/p-FAK通路影響神經(jīng)細(xì)胞輻射狀遷移,進(jìn)而影響腦部發(fā)育。本文通過(guò)研究MARVELD1在腦發(fā)育中的作用及其機(jī)制,解析了MARVELD1調(diào)控小鼠腦部細(xì)胞遷移及成熟分化的分子基礎(chǔ),揭示影響腦部分化發(fā)育和小鼠行為的新的調(diào)控機(jī)制。此項(xiàng)研究也完善了對(duì)MARVELD1調(diào)控腦部發(fā)育的認(rèn)識(shí)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：R741
【部分圖文】：

多形細(xì)胞層[5]，如圖 1-1 所示。在分子層中，神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量。外顆粒細(xì)胞層則細(xì)胞數(shù)量較多，以一些小型顆粒細(xì)胞和一大腦皮層第三層為外錐體細(xì)胞層，主要由一些大椎體細(xì)胞構(gòu)形狀，形態(tài)特征較為明顯。第四層是內(nèi)顆粒層，主要由小顆度較大；第五層為內(nèi)椎體細(xì)胞層，由各種椎體細(xì)胞構(gòu)成，按體細(xì)胞、中錐體細(xì)胞和小錐體細(xì)胞。大腦皮層最里邊的結(jié)構(gòu)很多梭形的細(xì)胞[6, 7]。

圖 1-2 小腦的結(jié)構(gòu)[10]Fig.1-2 The structure of cerebellum程特征是精確的細(xì)胞分層和神經(jīng)來(lái)決定的。在發(fā)育過(guò)程中神經(jīng)

圖 1-3 腦發(fā)育過(guò)程中皮層神經(jīng)細(xì)胞遷移的分子調(diào)控[12]Fig.1-3 Molecular regulation of neuronal migration in the developing cerebral cor外，Lis1 以及其同家族的基因的缺失，對(duì)機(jī)體是胚胎致死的，雜合體可以存活，但是細(xì)胞遷移受到嚴(yán)重的影響，腦部的發(fā)育過(guò)程也出[41-43]。通過(guò)一些生化手段對(duì) Lis1 的研究表明，Lis1 可以和微管結(jié)合
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李鴻飛;MARVELD1在小鼠胚胎期表達(dá)模式的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2852968