AMsh和CEPsh神經膠質細胞的發(fā)育與功能研究.pdf

1、神經膠質細胞是神經系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響神經元的發(fā)育和功能。然而目前已有的研究結果多來自離體培養(yǎng)的細胞和腦片，在體研究十分缺乏。因此，在體條件下神經膠質細胞對理化刺激有何實時的響應，這種響應對神經元功能、感覺生成和行為有何意義和影響，及其分子細胞機制，都很不清晰。此外，在體條件下，神經膠質細胞自身的發(fā)育和突起定向生長的分子機制也很不明確。
　　在本課題中，我們聯(lián)合采用光遺傳學、在體膜片鉗電生理記錄、在體胞內鈣成像檢測，結合分

2、子生物學、遺傳學篩選和行為學分析等方法，基于秀麗線蟲（C.elegans）在體研究體系，探討了以下問題:1）AMsh膠質細胞對理化刺激的響應及其分子機制;2）CEPsh膠質細胞發(fā)育關鍵因子的遺傳學篩選。
　　我們發(fā)現機械、化學因素刺激線蟲鼻尖部位，均可以引起線蟲AMsh膠質細胞的鈣升高。
　　嗅覺氣味分子IAA刺激下，AMsh膠質細胞的鈣響應表現為一個快速的升高相，大約1分鐘以后鈣水平開始下降，但隨后鈣又上升形成持久的第二相

3、響應。相對于神經元，這種鈣升高延遲時間更長，維持時間也更為持久，提示AMsh膠質細胞可能主要參與感覺調制，如適應性和神經可塑性等生理過程。我們發(fā)現，IP3受體介導的ER內鈣庫釋放，是AMsh膠質快速相的主要成因，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。在神經遞質和神經肽分泌缺陷的遺傳品系中，AMsh膠質細胞的鈣升高程度降低，表明味/嗅覺化學受體神經元的激活，可以間接導致AMsh膠質細胞的鈣升高。

4、r>　　機械刺激線蟲鼻尖部位，除了能記錄到機械受體神經元ASH的響應電流之外，還能記錄到閾值更低、幅值更大、失活更慢的AMsh膠質細胞的電生理響應電流。由于AMsh膠質細胞與ASH神經元有結構上的聯(lián)系，我們探討了機械刺激先激活ASH神經元，然后ASH神經元再激活AMsh膠質細胞的可能性。我們發(fā)現神經遞質和神經肽釋放缺陷的突變體中，AMsh膠質細胞對機械刺激的電生理響應完全正常。以Amiloride阻斷ASH神經元對機械刺激的響應，AMs

5、h的電生理響應仍然正常。在幾種已知的機械敏感通道突變體(trp-4, deg-1，mec-4突變體）中，AMsh對機械刺激的電生理響應也是正常的。這些實驗表明，ASH神經元的激活，不是機械刺激引起AMsh膠質細胞電生理響應的原因，AMsh膠質細胞可能本身就是一種機械受體細胞，能夠直接對機械刺激作出響應。這種響應具體由什么機械敏感通道介導，需要進一步以正反向遺傳學篩選等方法鑒定。
　　我們應用光遺傳學方法特異性激活CEPsh膠質細胞

6、后，發(fā)現線蟲后退的頻率明顯增加，表明膠質細胞的激活可能會影響到神經環(huán)路和行為。其機制也是我們下一步研究的重點內容之一。
　　我們采用EMS正向遺傳學篩選，得到了一批影響CEPsh膠質細胞和CEP神經元發(fā)育和突起定位異常的突變體。通過SNP mapping和基因測序等方法，我們發(fā)現突變體zum1是vab-3基因缺陷型的品系。文獻表明vab-3在高等動物上的同源基因PAX6已被證實能影響少突膠質細胞的發(fā)育。下一步我們將研究其具體分子機

7、制，并篩選鑒定更多的關鍵基因。
　　本課題成功地建立了一個在體研究神經元——神經膠質細胞相互作用機制的實驗技術平臺，能夠從“分子——細胞——環(huán)路——行為”各水平系統(tǒng)性地探討膠質細胞的在體功能，以及膠質遞質對神經傳遞、神經可塑性、感覺生成和行為的影響和其核心機制，進而為癲癇、抑郁癥、神經退行性疾病等相關神經精神疾病的診斷與治療創(chuàng)造理論條件。同時，我們依托于此平臺，初步揭示了AMsh膠質細胞對理化刺激的鈣信號和電生理響應的特點，探討了