Wnt3a参与学习记忆调控的机制研究

Wnt signaling pathway plays critical roles in synaptic plasticity, such as axon guidance, dendritic morphogenesis and synapse formation. However, to date the role of Wnts in learning and memory is still unclear. In the present study, using the contextual fear conditioning (CFC) paradigm with combined molecular and pharmacological approaches, we aimed to investigate: 1) whether the CFC training could induce the secretion and synthesis of Wnts and trigger the activation of Wnts downstream signaling pathway in the hippocampus; 2) the role of Wnt signaling pathway in contextual fear memory formation by means of loss-of-function and gain-of-function studies; 3) whether the divergent Wnt downstream pathway play different roles in different phases of the contextual fear memory. Our study will help further understanding the role of Wnt signaling pathway in contextual fear memory and provide new target for the intervention of memory.

Wnt信号通路在突触可塑性调节中起重要作用，如调节轴突导向、树突形态发生和突触形成等，但是Wnt在学习记忆中的作用目前尚不清楚。本课题采用场景性恐惧记忆(contextual fear conditioning, CFC)作为实验模型，通过动物行为学、脑内核团埋管给药、实时定量PCR、免疫荧光染色、Western blot、病毒转染等技术，观察CFC学习记忆过程中，小鼠海马内Wnt的分泌表达及其下游信号通路的激活；探究抑制或增强海马内Wnt信号通路对CFC记忆的影响；并进一步研究Wnt通过调控哪些信号通路或机制参与调控CFC记忆的不同过程。本课题旨在使我们了解Wnt参与CFC学习记忆的神经生物学机制，并为将来以Wnt通路为靶标的记忆干预提供新思路和新方法。

本项目对通过动物行为学、分子细胞生物学等研究手段发现：1 CFC训练首先诱导Wnt3a的快速释放，进而正反馈促进Wnt3a的合成增加，并且能激活Wnt3a下游Wnt/Ca2+与Wnt/β-catenin信号通路。在海马脑区注射Wnt3a中和抗体阻断Wnt3a信号可以抑制CFC记忆的形成，给予外源性Wnt3a增强Wnt3a信号促进CFC记忆的形成，表明Wnt3a是CFC记忆形成的必要且充分条件。2进一步机制研究发现，在海马脑区注射Wnt信号通路抑制剂sFRP1可以阻断CFC的短时记忆与长时记忆，而注射经典Wnt信号通路抑制剂DKK1则只阻断长时记忆而对短时记忆没有影响，表明Wnt/Ca2+与Wnt/β-catenin信号通路分别参与CFC记忆的获得与整合。3我们使用慢性束缚应激方式制备动物抑郁模型，结果发现小鼠腹侧海马中Wnt2 和Wnt3的基因及蛋白水平都出现选择性下降。通过在正常小鼠VH脑区注射Wnt2或Wnt3的干扰病毒，发现可明显抑制下游Wnt/β-catenin信号通路，海马齿状回部位神经再生明显降低，并模拟出相同的抑郁样行为变化。相反，如果在慢性束缚应激过程中于VH脑区注射Wnt2或Wnt3的过表达病毒，可以纠正抑郁样行为的产生，提示Wnt2和Wnt3在应激导致的抑郁样行为过程中发挥非常重要的作用。此项研究明确了Wnt参与CFC学习记忆及束缚应激导致的抑郁样行为的神经生物学机制，为以Wnt通路为靶标的记忆及抑郁干预提供新的思路。本项目自立项以来，共发表研究论文4篇，总体上较好的完成了本项目。