Draxin在不同种属脊髓神经嵴细胞迁移过程中的作用异同性、作用受体和作用机制

Draxin是一种新型的抑制性轴突生长引导因子，首次报道见于2009年《Science》。Draxin对中枢神经系统发育过程中的纤维投射和细胞迁移起重要的调节作用，但其作用机制、作用受体和信号传导途径尚不清楚。前期实验发现鸡draxin能降低脊髓神经嵴细胞的极性从而抑制其迁移。Wnt平面细胞极性传导途径使神经嵴细胞保持高度极化，抑制此途径造成的结果与draxin引起的鸡胚神经嵴细胞骨架重排和极性降低极其类似。本课题以此现象为切入点，采用重组质粒转染，免疫沉淀，RNA干扰等技术,结合Draxin基因敲除胎鼠的分析，旨在国际上首次验证：鼠draxin是否同样通过降低胎鼠脊髓神经嵴细胞的极性从而抑制其迁移; 在抑制神经嵴细胞迁移的过程中, draxin是否通过拮抗性结合Wnt受体从而抑制Wnt平面细胞极性传导途径而发挥作用。为进一步明确draxin在神经系统发育过程中的导向功能提供理论依据。

神经嵴细胞是一群具有多向分化能力的神经干细胞，在各种不同作用因素的调节下可以分化为各种类型的子细胞，因此在中枢神经系统和周围神经系统的发生和形成等一系列过程中发挥极其重要的调节作用。本课题通过原位杂交、免疫组化、RT-PCR等方法检测了draxin和Wnt信号传导途径各相关基因在表达时间和表达部位之间的相关性；应用含有draxin蛋白的条件培养液检测体外培养鸡胚脊髓神经嵴细胞迁移特性，结果显示draxin可明显引起胎鼠和鸡胚神经嵴细胞极性下降，且其抑制性调控作用具有明显的剂量依赖性；应用质粒构建、细胞转染和免疫沉淀等方法，检测到draxin蛋白具有与Wnt信号受体LRP6、Frizzled3在体外直接结合的能力，提示其可能作为Wnt信号的竞争性抑制剂而发挥调控作用；LacZ染色法检测显示胎鼠脊髓内draxin的表达方式与其在鸡胚体内的表达类似，并且draxin对体外培养胎鼠神经嵴细胞的作用结果和作用方式与其对鸡胚神经嵴细胞的作用相似，提示draxin可能通过同一信号传导途径对脊髓神经嵴细胞的迁移进行调控；Sox10原位杂交结果没有检测到draxin基因敲除胎鼠脊髓内神经嵴细胞迁移异常，但发现部分脑神经相关的神经嵴细胞或神经嵴细胞衍生物发育缺陷; 通过电穿孔的方法在鸡胚体内过表达draxin可见后脑内部分神经纤维投射异常并同时伴有部分脑神经纤维缺失，此外部分异常投射的纤维表达鸡胚神经嵴细胞特异性标记物即HNK-1; 通过电穿孔的方法导入draxin SiRNA，下调鸡胚体内draxin的表达，可见部分鸡胚脊髓内出现不能正常进行迁移的神经嵴细胞，但此异常停留的神经嵴细胞数量较少，可能是由于电穿孔方法不能使顶板内的draxin蛋白表达明显下调所致。这些结果提示draxin对神经嵴细胞发育起重要调节机制。了解神经嵴细胞来源和发育分化特性，能够对于正常胚胎发育及病理状态下异常的细胞形成、细胞迁移等提供科学准确的实验室理论依据；神经损伤后的再生及功能性神经回路重建过程与发育过程中的神经生长及导向过程有许多相似之处, 而draxin在神经细胞迁移和神经纤维轴突生长导向过程中发挥重要的作用。本研究探讨了draxin在调控神经嵴迁移过程中的作用受体和作用机制,从而为将来进一步探讨draxin在神经损伤后修复过程中细胞再生、迁移和神经纤维投射提供重要理论依据。