Bhlhb5基因在视网膜神经细胞的表达研究

碱性螺旋－环－螺旋基因家族（basic Helix-Loop-Helix, bHLH）成员Bhlhb5作为调控神经细胞分化发育的转录因子被发现广泛存在于中枢神经系统中，并可能与视网膜某些种类神经细胞的发育分化相关。为了明确Bhlhb5基因在视网膜神经细胞中的表达情况，本项目将在制备的Bhlhb5基因敲入小鼠动物模型中应用Z/EG报告基因标记方法，观察视网膜神经细胞中Bhlhb5基因的表达，同时使用Bhlhb5基因突变小鼠，研究Bhlhb5基因缺失时对视网膜相关细胞的影响，探索Bhhb5基因在视网膜发育中表达于哪些种类的神经细胞和Bhlhb5基因缺失时相关神经细胞的变化情况。该研究不仅对明确Bhlhb5基因在视网膜发育过程中对相关神经细胞的调控作用和机制具有重要的意义，而且为视网膜神经细胞不可逆性死亡所致的视网膜变性性疾病的基因治疗奠定基础。

碱性螺旋-环-螺旋转录因子在神经细胞的分化发育过程中发挥着重要作用，前期研究发现其家族成员Bhlhb5在成体小鼠视网膜中局限表达于γ-氨基丁酸能无长突细胞和Ⅱ型OFF-视锥双极细胞，但对于Bhlhb5基因在视网膜发育过程中的表达和功能尚不明确。为了研究Bhlhb5基因在小鼠视网膜发育过程中的表达及相关功能，本项目将Bhlhb5基因敲入小鼠Bhlhb5LacZ/+和Bhlhb5Cre/+与 Z/EG条件性报告基因小鼠相结合，利用Cre-LoxP重组系统建立了Bhlhb5细胞谱系追踪模型（Bhlhb5Cre/+;Z/EG）和Bhlhb5基因敲除模型（Bhlhb5Cre/LacZ;Z/EG）。通过在Bhlhb5细胞谱系追踪模型中利用Z/EG报告基因的绿色荧光蛋白（GFP）追踪Bhlhb5基因的表达，发现在小鼠视网膜发育过程中Bhlhb5基因表达于视网膜神经节细胞、γ-氨基丁酸能无长突细胞、甘氨酸能无长突细胞、OFF-视锥双极细胞、ON-双极细胞、视杆双极细胞和视杆感光细胞。进一步在Bhlhb5基因敲除模型中通过对比Bhlhb5基因敲除前后视网膜神经细胞的表型改变，发现Bhlhb5基因为γ-氨基丁酸能无长突细胞、甘氨酸能无长突细胞、多巴胺能无长突细胞以及Ⅱ型OFF-视锥双极细胞的正常发育所必需，并存在着由Bhlhb5基因所主导的视网膜无长突细胞亚型分化方向选择过程。同时研究发现Bhlhb5基因不仅作用于视网膜神经细胞的发育过程，而且对神经细胞间的突触形成具有重要作用。在小鼠视网膜发育过程中Bhlhb5基因通过γ-氨基丁酸能无长突细胞相关通路作用于视网膜内丛状层中的突触形成过程，并且Bhlhb5基因的表达对视网膜发育早期的突触形成具有明显的促进作用。本项目对Bhlhb5基因在视网膜发育过程中的表达和功能研究，为视网膜神经细胞分化发育及突触形成基因调控网络研究增添了新的内容，并为以之为基础的视网膜干细胞定向分化及干细胞治疗研究提供了实验数据。