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研究背景:髓鞘是包绕在轴突表面的多层生物膜结构,具有加速动作电位传导和保护轴突的作用,是维持神经正常生理活动的基础。中枢神经系统(Central Nervous System,CNS)的髓鞘形成细胞是少突胶质细胞(Oligodendrocyte,OL),由脑室下区(subventricular zone)的少突胶质细胞前体细胞(Oligodendrocyte Precursor Cell,OPC)分化而来。在正常生理状态下,OPC在向髓鞘形成部位迁移的同时,逐渐由双极形态分化成为具有多个膜样突起的成熟OL,随后其突起末端形成三角形板状伪足,成为髓鞘化OL,进而接触并包绕轴突,再经紧密压实,最终形成成熟髓鞘,而且随着OL的更新,髓鞘也进行着更新和重建。然而病理状态下,会发生髓鞘发育障碍或成熟髓鞘维持与更新障碍,这与脑白质营养不良、佩梅病(Pelizaeus-Merzbacher Disease,PMD)、阿尔茨海默症(Alzheimer Disease,AD)和多发性硬化(Multiple Sclerosis,MS)等多种疾病密切相关。细胞骨架是存在于细胞内的蛋白纤维网络结构,是细胞分裂、物质运输、细胞定向迁移等生命活动的动力学基础。髓鞘的发育形成以及成熟后的脱失与再生这一系列动态过程依赖于其内部细胞骨架的正常构建。Septins是一种新型骨架蛋白,为GTP结合蛋白超家族,广泛分布于除植物以外的所有真核生物中。与其他细胞骨架成分不同,septins可根据需要以高度有序而又复杂多样的异源复合体形式聚集成线状或环状结构,不仅参与细胞迁移、分裂和物质运输等生理活动,还能够调节微丝与微管的组装与解聚,也可直接与质膜相互作用,在细胞骨架系统的协调活动中具有重要作用。人类septins家族共有13个成员,根据其蛋白质一级结构不同被分为四个亚家族,当某一成员表达被抑制以后,与之同一亚家族的其他成员表达会相应上调,这表明同一亚家族不同成员之间存在代偿机制。大量研究数据表明septins在脑灰质与白质中均有较高表达,且与AD和帕金森综合征(Parkinson’s Disease,PD)等多种神经系统疾病有关。Septin7(Sept7)是septins家族中比较独特的一员,位于染色体7P14.4-14.1,编码418个氨基酸。在septin家族中,除Sept7亚家族仅有Sept7一个成员以外,其他亚家族均由多个成员组成。在体实验表明,当沉默septins家族中单个单体,如septin3(Sept3),或者同时沉默两个单体,如Sept3和septin5(Sept5),均无明显表型,但敲除Sept7后,可导致小鼠胚胎死亡。这说明Sept7具有不可替代性,且对生物的生命活动至关重要。然而,Sept7在髓鞘中的作用还未见研究。阐明Sept7在髓鞘发育、维持与损伤后修复再生过程中的作用及其动力学机制,将有望为临床上脱髓鞘相关疾病的治疗提供新的方向。研究目的:探讨Sept7是否参与髓鞘的发育、维持与损伤后的修复及再生,为阐明脱髓鞘相关疾病提供可能的机制。研究方法:利用C57BL/6J野生型小鼠,分别采用蔗糖梯度离心方法和组织RNA提取方法提取不同发育阶段脑组织中的髓鞘蛋白和总RNA,并分别采用蛋白质免疫印迹(Western Blot,WB)方法和实时荧光定量PCR(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,q-PCR)方法对Sept7在髓鞘发育时期的表达进行研究;利用双环己酮草酰二腙(cuprizone)与溶血卵磷脂(Lysolecithin,LPC)建立髓鞘脱失与再生模型,采用q-PCR,WB和免疫组化(Immunohistochemical,IHC)技术对Sept7在脑中的表达和分布情况进行研究。利用C57BL/6J背景的野生型(Wild Type,WT)与诱导型全身性Sept7敲除(Sept7 Knock Out,Sept7 KO)鼠,采用透射电镜技术观察Sept7对髓鞘维持和修复的影响。结果:1.确定了在正常小鼠髓鞘发育时期(P0-P60),Sept7随着髓鞘发育期m RNA和蛋白表达水平逐渐升高。2.在成熟脑内,Sept7不仅表达在灰质神经元,在白质区域也可见阳性表达。3.建立了他莫昔芬诱导的Sept7 KO小鼠,观察小鼠视神经髓鞘结构,发现与对照组紧实缠绕在轴突表面的髓鞘相比,Sept7 KO小鼠髓鞘发生松散改变,并有少量向外折叠。4.分别在cuprizone和LPC诱导的髓鞘脱失和再生模型中,确定了Sept7在脑中和脊髓中的m RNA和髓鞘提取物中的蛋白表达,随髓鞘脱失而显著降低,随髓鞘再生而逐渐升高。5.利用Sept7 KO鼠构建cuprizone诱导的髓鞘损伤后修复模型,观察小鼠视神经结构变化,发现对照组小鼠髓鞘基本正常,而Sept7 KO组小鼠髓鞘大部分呈松散和向外折叠的情况,且伴有内舌肿胀等改变。结论:Sept7不仅参与髓鞘的发育形成过程,还参与维持成熟髓鞘的正常形态和髓鞘损伤后的修复过程。