皮層錐體細胞樹突空間配布和軸突導向的分子機制

《皮層錐體細胞樹突空間配布和軸突導向的分子機制》是依託同濟大學，由丁玉強擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：皮層錐體細胞樹突空間配布和軸突導向的分子機制
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：丁玉強
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

大腦皮層是中樞神經系統內參與高級腦功能的最重要結構，主要由錐體細胞和中間神經元構成。錐體細胞產生於大腦半球原基的室管膜區的神經上皮層，分裂後的神經細胞以inside-out的方式放射狀遷移至相應的板層內。一個熟知的事實是，一個神經元自身的樹突分支在空間分布上鮮有交叉或重疊，即樹突發育中存在自我迴避。對低等動物周圍神經系統感覺神經元樹突自我迴避機制已取得一些重大進展，但對哺乳動物中樞神經系統的了解近乎空白。此外，大腦皮層錐體細胞中有很大部分是胼胝體投射神經元，它們的軸突投射到對側皮層。胼胝體軸突發育中，其軸突的生長和導向，包括選擇支配的靶皮層區域和皮層板層的研究才剛剛起步。本課題擬對小鼠皮層錐體細胞發育中的上述問題進行研究，尋找控制這些過程的分子機制。

結題摘要

神經元軸樹突的形態發生是建立神經系統正常功能的前提和保證，軸樹突發育分子機制不僅是一個重要的基本科學問題，也關係到理解相關疾病發生的機理。本課題以小鼠大腦皮層錐體細胞為研究對象，了解樹突發育中自我迴避機制及胼胝體纖維的定向支配的機制。共發表標註基金資助的文章13篇。主要成果如下： 一、樹突發育：1. 神經元自身樹突在空間配布上具有無重疊的特徵，這是在發育中完成的，稱為樹突自我迴避。發現Satb2不僅控制錐體細胞樹突的自我迴避，也參與調控胞體的空間配布方式。論文發表在Cerebral Cortex。這是首次在哺乳動物神經系統內發現控制樹突自我迴避的基因。2. 在尋找Satb2下游基因的研究中，選擇了兩個候選基因DSCAM和DSCAML1。但小鼠腦內的DSCAM和DSCAML1不參與此過程，而影響胼胝體軸突的定位投射（Brain Res）。3.為更全面了解Satb2的功能，製備了用於條件敲除的flox Satb2小鼠。用CamKII-Cre敲除後小鼠出現恐懼記憶障礙。此外，發現Satb2的一個同源基因Satb1也表達在發育中的皮層（Neurosci Res），但其在腦發育中的作用尚不知曉。為此製備出敲除Satb1的大鼠。KO大鼠存在運動障礙。此為增補內容。 二、遷移：皮層錐體細胞經歷放射狀遷移到達指定的皮層位置。遷移過程伴隨著神經元形態的改變，在SVZ內從多級轉為雙極，從隨意運動轉變為朝向皮層的定向運動。發現Myoxin X在上述過程中發揮重要作用，論文發表也發表在Cerebral Cortex。 三、胼胝體軸突發育：皮層淺層的錐體細胞主要為胼胝體神經元，在對側皮層有精確定位投射。發現出生後剝奪感覺傳入後胼胝體軸突停留在對側靶腦區的下方，但不能完成轉向和侵入大腦皮質的過程。更有趣的是，如果同時剝奪雙側感覺傳入，胼胝體軸突則正常長入靶區皮質，說明一個平衡的感覺傳入在胼胝體軸突發育中發揮關鍵作用（Mol Brain）。這一結果修正了感覺傳入只在已形成的突觸的精細化中發揮作用，與軸突導向無關的認識。 四、增補的其他研究: 發現Notch信號腦內重要的單胺類NE神經元的發育中的作用具有獨特的作用，敲出Notch後其神經元數量顯著增加而不是減少（J Cell Sci）。發現轉錄因子Zbtb20在調控脊髓中介導傷害性信息初級感覺神經的元發育（Nat Commun）。