AMsh和CEPsh神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育與功能研究.pdf

1、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響神經(jīng)元的發(fā)育和功能。然而目前已有的研究結(jié)果多來(lái)自離體培養(yǎng)的細(xì)胞和腦片，在體研究十分缺乏。因此，在體條件下神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)理化刺激有何實(shí)時(shí)的響應(yīng)，這種響應(yīng)對(duì)神經(jīng)元功能、感覺(jué)生成和行為有何意義和影響，及其分子細(xì)胞機(jī)制，都很不清晰。此外，在體條件下，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞自身的發(fā)育和突起定向生長(zhǎng)的分子機(jī)制也很不明確。
　　在本課題中，我們聯(lián)合采用光遺傳學(xué)、在體膜片鉗電生理記錄、在體胞內(nèi)鈣成像檢測(cè)，結(jié)合分

2、子生物學(xué)、遺傳學(xué)篩選和行為學(xué)分析等方法，基于秀麗線蟲(chóng)（C.elegans）在體研究體系，探討了以下問(wèn)題:1）AMsh膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)理化刺激的響應(yīng)及其分子機(jī)制;2）CEPsh膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育關(guān)鍵因子的遺傳學(xué)篩選。
　　我們發(fā)現(xiàn)機(jī)械、化學(xué)因素刺激線蟲(chóng)鼻尖部位，均可以引起線蟲(chóng)AMsh膠質(zhì)細(xì)胞的鈣升高。
　　嗅覺(jué)氣味分子IAA刺激下，AMsh膠質(zhì)細(xì)胞的鈣響應(yīng)表現(xiàn)為一個(gè)快速的升高相，大約1分鐘以后鈣水平開(kāi)始下降，但隨后鈣又上升形成持久的第二相

3、響應(yīng)。相對(duì)于神經(jīng)元，這種鈣升高延遲時(shí)間更長(zhǎng)，維持時(shí)間也更為持久，提示AMsh膠質(zhì)細(xì)胞可能主要參與感覺(jué)調(diào)制，如適應(yīng)性和神經(jīng)可塑性等生理過(guò)程。我們發(fā)現(xiàn)，IP3受體介導(dǎo)的ER內(nèi)鈣庫(kù)釋放，是AMsh膠質(zhì)快速相的主要成因，而L-型電壓依賴性鈣通道突變體（egl-19）中，鈣升高也受到一定程度的抑制。在神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽分泌缺陷的遺傳品系中，AMsh膠質(zhì)細(xì)胞的鈣升高程度降低，表明味/嗅覺(jué)化學(xué)受體神經(jīng)元的激活，可以間接導(dǎo)致AMsh膠質(zhì)細(xì)胞的鈣升高。

4、r>　　機(jī)械刺激線蟲(chóng)鼻尖部位，除了能記錄到機(jī)械受體神經(jīng)元ASH的響應(yīng)電流之外，還能記錄到閾值更低、幅值更大、失活更慢的AMsh膠質(zhì)細(xì)胞的電生理響應(yīng)電流。由于AMsh膠質(zhì)細(xì)胞與ASH神經(jīng)元有結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，我們探討了機(jī)械刺激先激活A(yù)SH神經(jīng)元，然后ASH神經(jīng)元再激活A(yù)Msh膠質(zhì)細(xì)胞的可能性。我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽釋放缺陷的突變體中，AMsh膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)機(jī)械刺激的電生理響應(yīng)完全正常。以Amiloride阻斷ASH神經(jīng)元對(duì)機(jī)械刺激的響應(yīng)，AMs

5、h的電生理響應(yīng)仍然正常。在幾種已知的機(jī)械敏感通道突變體(trp-4, deg-1，mec-4突變體）中，AMsh對(duì)機(jī)械刺激的電生理響應(yīng)也是正常的。這些實(shí)驗(yàn)表明，ASH神經(jīng)元的激活，不是機(jī)械刺激引起AMsh膠質(zhì)細(xì)胞電生理響應(yīng)的原因，AMsh膠質(zhì)細(xì)胞可能本身就是一種機(jī)械受體細(xì)胞，能夠直接對(duì)機(jī)械刺激作出響應(yīng)。這種響應(yīng)具體由什么機(jī)械敏感通道介導(dǎo)，需要進(jìn)一步以正反向遺傳學(xué)篩選等方法鑒定。
　　我們應(yīng)用光遺傳學(xué)方法特異性激活CEPsh膠質(zhì)細(xì)胞

6、后，發(fā)現(xiàn)線蟲(chóng)后退的頻率明顯增加，表明膠質(zhì)細(xì)胞的激活可能會(huì)影響到神經(jīng)環(huán)路和行為。其機(jī)制也是我們下一步研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。
　　我們采用EMS正向遺傳學(xué)篩選，得到了一批影響CEPsh膠質(zhì)細(xì)胞和CEP神經(jīng)元發(fā)育和突起定位異常的突變體。通過(guò)SNP mapping和基因測(cè)序等方法，我們發(fā)現(xiàn)突變體zum1是vab-3基因缺陷型的品系。文獻(xiàn)表明vab-3在高等動(dòng)物上的同源基因PAX6已被證實(shí)能影響少突膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育。下一步我們將研究其具體分子機(jī)

7、制，并篩選鑒定更多的關(guān)鍵基因。
　　本課題成功地建立了一個(gè)在體研究神經(jīng)元——神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞相互作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)，能夠從“分子——細(xì)胞——環(huán)路——行為”各水平系統(tǒng)性地探討膠質(zhì)細(xì)胞的在體功能，以及膠質(zhì)遞質(zhì)對(duì)神經(jīng)傳遞、神經(jīng)可塑性、感覺(jué)生成和行為的影響和其核心機(jī)制，進(jìn)而為癲癇、抑郁癥、神經(jīng)退行性疾病等相關(guān)神經(jīng)精神疾病的診斷與治療創(chuàng)造理論條件。同時(shí)，我們依托于此平臺(tái)，初步揭示了AMsh膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)理化刺激的鈣信號(hào)和電生理響應(yīng)的特點(diǎn)，探討了