鈣結合蛋白Calretinin在感覺皮質發(fā)育中的功能研究.pdf

1、大腦皮質作為神經(jīng)系統(tǒng)的最高級中樞調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結構異常和功能的異常，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-感覺皮質通路。感覺皮質具有典型的六層結構，作為信息的接受區(qū)域，在整合信息資源，協(xié)調胡須運動之間發(fā)揮主導作用，決定著整個環(huán)路的功能發(fā)揮

2、。因此，小鼠胡須感覺皮質通路是研究皮層發(fā)育與可塑性的理想模型。
　　感覺皮質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)揮主要通過皮質桶環(huán)路與隔環(huán)路來完成。旁系通路作為皮質桶環(huán)路和隔環(huán)路的主要信息來源，其主要靶區(qū)感覺皮質L5a錐體神經(jīng)元同時參與皮質桶和隔區(qū)環(huán)路組成，是感覺皮質信息整合和輸出的關鍵部位。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、適應環(huán)境至關重要。闡明旁系通路和L5a神經(jīng)元的發(fā)育調控機

3、制，明確其發(fā)育和功能異常對皮質功能的影響，對認識相關疾病發(fā)生機制具有重要意義。
　　P0-P15是感覺皮質活性依賴性發(fā)育的關鍵時間窗，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，逐漸上調至P8達到高峰，P15明顯下調，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)與丘系皮質桶互補的隔樣分布。剪斷眶下神經(jīng)剝奪外界信息傳入導致該排列模式無法形成;敲除CR后導致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-/-小鼠感覺皮質中皮質桶在L4的排布紊亂，部分形態(tài)異常，皮質桶邊沿的barrel wall區(qū)域出現(xiàn)神經(jīng)元異常堆積;在切線層面，barrel結構出現(xiàn)萎縮，相鄰barrel之間septa擴張。這些結果提示，CR對L5a錐體神經(jīng)元以及感覺皮質中barrel與septa的發(fā)育具有重要的調控作用。
　　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;鈣離子依賴性信號通路AC1/cAMP相關因子PKA表達量下調;Wnt信號通路相關因子β-catenin表達量下調。
　　這些結果提示，CR能夠通過調控鈣離子通道蛋白的表達，影響胞外鈣離子內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