【摘要】：多巴胺能(dopaminergic neurons,DA)神經(jīng)元是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有重要生理功能的一類神經(jīng)元。它通過(guò)合成和分泌多巴胺參與隨意運(yùn)動(dòng)的調(diào)控、動(dòng)機(jī)的形成以及情緒行為的調(diào)節(jié)。對(duì)DA神經(jīng)元發(fā)育過(guò)程的深入研究將有助于帕金森病等相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷與治療。DA神經(jīng)元的發(fā)育過(guò)程接受精確的時(shí)空轉(zhuǎn)錄調(diào)控。研究顯示,表觀遺傳修飾參與調(diào)控DA神經(jīng)元發(fā)育。組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化修飾(H3K27me3)是一類發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用的表觀遺傳修飾。早期研究表明,H3K27me3在DA神經(jīng)元分化成熟以及維持過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用。在中腦發(fā)育早期,敲除組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶Ezh2使H3K27me3水平下調(diào),導(dǎo)致中腦發(fā)育異常并影響DA神經(jīng)元發(fā)育。Ezh2是多梳抑制復(fù)合物2(PRC2)中發(fā)揮甲基轉(zhuǎn)移酶活性的核心成員,它通過(guò)SET區(qū)域催化H3K27me3。不同于在發(fā)育早期敲除Ezh2,敲減成年大鼠組蛋白去甲基化酶Jmjd3促使H3K27me3水平升高,導(dǎo)致M1型小膠質(zhì)細(xì)胞增多,給予MPTP刺激后,Jmjd3敲減組中腦DA神經(jīng)元數(shù)量顯著少于對(duì)照組。由此可見(jiàn),H3K27me3水平對(duì)中腦和DA神經(jīng)元在不同發(fā)育時(shí)期出現(xiàn)了不同的調(diào)控作用。此外,體外培養(yǎng)的中腦源神經(jīng)干細(xì)胞(ventral midbrain derived neural stem cells,VM-NSCs)在分化過(guò)程中H3K27me3水平逐漸升高。抗壞血酸、廣譜組蛋白去乙酰化酶抑制劑Apcidin等化合物通過(guò)促進(jìn)Jmjd3表達(dá)而抑制H3K27me3水平,從而促進(jìn)VM-NSCs向DA神經(jīng)元分化。綜上所述,H3K27me3以及Ezh2是否在DA神經(jīng)元發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮調(diào)控作用目前仍需探討。借助于VM-NSCs體外分化過(guò)程,我們探究了H3K27me3調(diào)節(jié)DA神經(jīng)元分化的作用及其機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),VM-NSCs分化過(guò)程中Jmjd3和UTX表達(dá)下調(diào)介導(dǎo)H3K27me3水平升高,而組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶Ezh2的表達(dá)水平?jīng)]有明顯變化。利用Jmjd3和UTX抑制劑GSK-J1處理VM-NSCs促使H3K27me3水平上升,導(dǎo)致VM-NSCs向DA神經(jīng)元分化減少。相反,Ezh2選擇性抑制劑EPZ005687使VM-NSCs分化過(guò)程中H3K27me3水平的上升受到抑制,VMNSCs向DA神經(jīng)元分化增多。此外,抑制Ezh2活性使VM-NSCs的增殖能力下降并促進(jìn)VM-NSCs向DA神經(jīng)前體細(xì)胞分化。EPZ005687對(duì)VM-NSCs向神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、膽堿能神經(jīng)元以及GABA能神經(jīng)元分化的潛能沒(méi)有顯著影響。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),FoxA2,Nurr1,Lmx1a,Pitx3等與DA神經(jīng)元發(fā)育密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子的mRNA水平均顯著上升。ChIP實(shí)驗(yàn)證實(shí),EPZ005687促使相關(guān)基因啟動(dòng)子區(qū)H3K27me3的占駐水平下降。其中,Nurr1是調(diào)控多巴胺能神經(jīng)元分化成熟的關(guān)鍵性因子。干擾Nurr1表達(dá)抑制VM-NSCs向DA神經(jīng)元分化,并且抑制Ezh2活性介導(dǎo)的促進(jìn)VM-NSCs向DA神經(jīng)元分化的效應(yīng)也被阻遏,提示了Nurr1在該過(guò)程中發(fā)揮重要作用。中腦發(fā)育過(guò)程中,Ezh2表達(dá)減少導(dǎo)致H3K27me3水平下調(diào)。借助于腺相關(guān)病毒載體干擾Ezh2在胚胎期(E)11天中腦的表達(dá),促使H3K27me3水平下調(diào),并促進(jìn)中腦腹側(cè)區(qū)域DA神經(jīng)元分化增多。在E11過(guò)表達(dá)Ezh2促進(jìn)中腦區(qū)域細(xì)胞增殖能力,不影響中腦區(qū)域DA神經(jīng)元的分化成熟。以上結(jié)果表明,高水平的H3K27me3抑制VM-NSCs向DA神經(jīng)元分化的潛能。抑制或降低Ezh2表達(dá)能夠促進(jìn)VM-NSCs以及體內(nèi)中腦區(qū)域細(xì)胞向DA神經(jīng)元分化。成體神經(jīng)干細(xì)胞是成年動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)具有自我更新能力并能夠向神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞分化的一類干細(xì)胞。目前對(duì)于Ezh2調(diào)控成體神經(jīng)干細(xì)胞增殖與分化的作用仍缺乏了解。對(duì)來(lái)源于海馬的神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)給予EPZ005687處理,檢測(cè)抑制Ezh2對(duì)NSCs的增殖和分化的影響。結(jié)果顯示,低濃度的EPZ005687促進(jìn)NSCs增殖并向神經(jīng)元分化,而高濃度的EPZ005687促進(jìn)NSCs凋亡。利用EPZ005687處理成年C57BL/6小鼠,促進(jìn)SVZ和DG區(qū)神經(jīng)發(fā)生。體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí),抑制Wnt/β-catenin通路阻遏EPZ005687促進(jìn)NSCs向神經(jīng)元分化,而不影響其促進(jìn)增殖的作用。拮抗Wnt5a不影響EPZ005687促進(jìn)NSCs向神經(jīng)元分化,而抑制EPZ005687促進(jìn)NSCs的增殖作用。以上結(jié)果提示,Ezh2在干細(xì)胞神經(jīng)發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用,且Wnt/β-catenin信號(hào)通路以及Wnt5a分別在抑制Ezh2介導(dǎo)的NSCs分化和增殖過(guò)程中具有調(diào)控作用。
【圖文】：

圖 1 DA 神經(jīng)元分布區(qū)域及投射區(qū)域[5]（A）A8(藍(lán)色區(qū)域)：紅核后區(qū)；A9（紅色區(qū)域）：黑質(zhì)；A10（紅色區(qū)域）：腹側(cè)背蓋區(qū)；（B）DA 神經(jīng)元投射區(qū)域。Fig.1 Distribution of DAneurons and their projectins in the adult midbrain. （A）Distribution of DAneurons in adult midbrain.A8(blue), retrorubral;A9(red),substantial nigra;A10(yellow), , ventral tegmental area; （B）The projection area of DAneurons.ACC, anteriorcingulate cortex; CNA, central nucleus of the amygdala; DS, dorsal striatum; ERC, entorhinalcortex; H, habenula; HC, hippocampus; LC, locus coeruleus; LS, lateral septum; NA, nucleusaccumbens; OT, olfactory tubercle; PFC, prefrontal cortex; PRC, perirhinal cortex; PC,pyriformcortex.1.2 DA 神經(jīng)元生理功能

Ezh2 調(diào)控多巴胺能神經(jīng)元發(fā)育及成體神經(jīng)干細(xì)胞神經(jīng)發(fā)生的相關(guān)機(jī)制研究術(shù)，發(fā)現(xiàn) D4 受體的 mRNA 主要在前額葉皮層、杏仁核以及中腦等區(qū)域高表達(dá)。D4 受體激動(dòng)后能夠抑制胞內(nèi) cAMP 聚集，抑制自主運(yùn)動(dòng)。D4 受體突變小鼠出現(xiàn)功能受損，說(shuō)明 D4 受體與隨意運(yùn)動(dòng)的調(diào)控密切相關(guān)[10]。DA 神經(jīng)元通過(guò)投射區(qū)域的多巴胺受體發(fā)揮重要生理功能，而對(duì) DA 神經(jīng)元發(fā)育過(guò)程的研究有助于了解 DA 神經(jīng)元功能并裨益相關(guān)疾病的治療。1.3DA 神經(jīng)元發(fā)育1.3.1 DA 神經(jīng)元發(fā)育中腦 DA 神經(jīng)元起源于中腦腹側(cè)，，整個(gè)發(fā)育過(guò)程接受精確的時(shí)空轉(zhuǎn)錄調(diào)控。大鼠的 DA 神經(jīng)前體細(xì)胞大約在胚胎期（Embryonic， E）第 8 天起源于神經(jīng)管腹側(cè)與底板的交界處，其發(fā)生過(guò)程與中腦發(fā)育過(guò)程密不可分。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R96

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3 李s

本文編號(hào)：2707889