鈣結(jié)合蛋白Calretinin在感覺皮質(zhì)發(fā)育中的功能研究.pdf

1、大腦皮質(zhì)作為神經(jīng)系統(tǒng)的最高級中樞調(diào)控機體的各種生命活動，對信息的精確感知是其作用發(fā)揮的先決條件。多種發(fā)育缺陷疾病如自閉癥、注意缺陷綜合征、Rett綜合征等都伴有感覺皮質(zhì)結(jié)構(gòu)異常和功能的異常，但其具體作用機制尚不明了。嚙齒類動物長期的穴居生活使其進化出一套在黑暗環(huán)境中利用觸覺感知外界環(huán)境信息的神經(jīng)系統(tǒng)—胡須-感覺皮質(zhì)通路。感覺皮質(zhì)具有典型的六層結(jié)構(gòu)，作為信息的接受區(qū)域，在整合信息資源，協(xié)調(diào)胡須運動之間發(fā)揮主導(dǎo)作用，決定著整個環(huán)路的功能發(fā)揮

2、。因此，小鼠胡須感覺皮質(zhì)通路是研究皮層發(fā)育與可塑性的理想模型。
　　感覺皮質(zhì)主要依靠丘系與旁系通路兩條途徑接收丘腦的信息輸入，其功能的發(fā)揮主要通過皮質(zhì)桶環(huán)路與隔環(huán)路來完成。旁系通路作為皮質(zhì)桶環(huán)路和隔環(huán)路的主要信息來源，其主要靶區(qū)感覺皮質(zhì)L5a錐體神經(jīng)元同時參與皮質(zhì)桶和隔區(qū)環(huán)路組成，是感覺皮質(zhì)信息整合和輸出的關(guān)鍵部位。因此，旁系通路及L5a神經(jīng)元的正常發(fā)育和功能成熟對小鼠感知、適應(yīng)環(huán)境至關(guān)重要。闡明旁系通路和L5a神經(jīng)元的發(fā)育調(diào)控機

3、制，明確其發(fā)育和功能異常對皮質(zhì)功能的影響，對認識相關(guān)疾病發(fā)生機制具有重要意義。
　　P0-P15是感覺皮質(zhì)活性依賴性發(fā)育的關(guān)鍵時間窗，在這一過程中，鈣信號通路維持的神經(jīng)元活性發(fā)揮重要作用。本實驗室前期研究發(fā)現(xiàn)，鈣結(jié)合蛋白calretinin(CR)特異性高表達于旁系通路中繼核及其靶區(qū)，其中，在感覺皮質(zhì)的L5a錐體神經(jīng)元的表達呈現(xiàn)由出生后低表達，逐漸上調(diào)至P8達到高峰，P15明顯下調(diào)，P30幾近消失的動態(tài)表達模式。CRL5a神經(jīng)元形

4、成了與其突觸前POm軸突投射相對應(yīng)的分布模式;神經(jīng)元樹突向上至隔區(qū)，呈現(xiàn)與丘系皮質(zhì)桶互補的隔樣分布。剪斷眶下神經(jīng)剝奪外界信息傳入導(dǎo)致該排列模式無法形成;敲除CR后導(dǎo)致L5a錐體神經(jīng)元模式形成異常，提示CR在出生后L5a神經(jīng)元活性依賴性發(fā)育和模式形成中的重要作用。鑒于這一推測，本課題通過解析敲除CR小鼠，探究CR在L5a錐體神經(jīng)元乃至感覺皮質(zhì)發(fā)育與功能發(fā)揮中的作用。
　　我們首先進行了形態(tài)學分析。觀察敲除CR之后，對L5a錐體神經(jīng)元

5、的形態(tài)產(chǎn)生的影響。發(fā)現(xiàn)同對照相比，CR-/-小鼠中這些神經(jīng)元樹突變短，分枝復(fù)雜性降低;同時，在冠狀層面，與野生型小鼠相比，CR-/-小鼠感覺皮質(zhì)中皮質(zhì)桶在L4的排布紊亂，部分形態(tài)異常，皮質(zhì)桶邊沿的barrel wall區(qū)域出現(xiàn)神經(jīng)元異常堆積;在切線層面，barrel結(jié)構(gòu)出現(xiàn)萎縮，相鄰barrel之間septa擴張。這些結(jié)果提示，CR對L5a錐體神經(jīng)元以及感覺皮質(zhì)中barrel與septa的發(fā)育具有重要的調(diào)控作用。
　　其次，我們檢

6、測了與CR之間具有相互作用的分子的表達情況。同野生型小鼠相比，在CR-/-小鼠感覺皮質(zhì)中，分布在突觸前與突觸后的電壓門控鈣離子通道蛋白Cav2.1與Cav1.3的表達量下調(diào);鈣離子依賴性信號通路AC1/cAMP相關(guān)因子PKA表達量下調(diào);Wnt信號通路相關(guān)因子β-catenin表達量下調(diào)。
　　這些結(jié)果提示，CR能夠通過調(diào)控鈣離子通道蛋白的表達，影響胞外鈣離子內(nèi)流和鈣離子依賴性信號通路的活性，進而影響活性依賴的L5a神經(jīng)元和感覺皮質(zhì)