声刺激对于新生大鼠脑干耳蜗核神经前体细胞生物学特性的影响

We have confirmed the existence of neural stem cells / precursor cells in the neonatal rat brainstem cochlear nucleus in our previous work by support of National Natural Science Foundation of China. Acoustic stimulation plays an important role in the development of hearing system. As an important step of the development of hearing system, with exposing to the acoustic stimulation, the neural precursor cells derived from newborn rat brainstem cochlear nucleus must differentiatied to functional auditory neurons. However, Mechanism for these is still unclear. It is vital to carry out more research to make clear, in the acoustic stimulation conditions, how the neural precursor cells in the neonatal rat brainstem cochlear nucleus specifically involved in auditory nervous system development. Here, we would further investigate the migration and differentiation mechanism of the neural stem / precursor cells under the unique auditory system microenvironment. On the basis of our previous work, combined with functional and morphological studies, we plan to investigated, in different acoustic stimulations, the change of biological characteristics of the neural precursor cells in the neonatal rat brainstem cochlear nucleus, when it origin, migration, differentiation in vivo and in vitro, as well as the electrophysiological properties of the cells between the upper and lower levels of nerve contact. Our subject not only help clarify the exact mechanism of acoustic stimulations and the neural stem cells / progenitor cells in the formation and development of auditory function, but also provide a theoretical basis for the studies of neural stem / precursor cell transplantation in auditory system, auditory development, as well as the structure and function remodeling of damaged auditory nervous system.

在前一个国家自然科学基金青年项目的资助下，我们已经证实新生大鼠脑干耳蜗核中存在具有神经干细胞/前体细胞特性的细胞。研究证实声刺激对于听觉发育起着重要的作用。声刺激因素在听觉中枢神经核团内自身存在的神经干细胞/前体细胞发育成熟,形成完善听觉系统中起到何种作用？目前尚不清楚。我们拟在前期工作的基础上，运用形态学结合功能学的研究方法，给予新生大鼠不同的声刺激条件，通过观察不同声刺激条件下饲养的新生大鼠脑干耳蜗核神经前体细胞体外增殖分化、体内的起源、迁移、分化特性以及与上下级神经元之间的神经支配联系的变化，进一步探明在听觉系统特有的微环境下，神经干细胞/前体细胞的迁移、分化规律。本课题的完成将为深化声刺激与神经干细胞/前体细胞在听功能形成与发育中作用的认识提供实验依据，对开展听觉系统神经干细胞/前体细胞移植研究、听觉发育研究及听觉神经系统损伤后的结构和功能重塑等后续研究具有重要的理论与实际意义。

在前一个国家自然科学基金青年项目的基工作础上，运用形态学与功能学的研究方法，结合体内与体外实验，通过观察在不同声刺激条件下饲养的新生大鼠脑干耳蜗核中神经前体细胞随着听觉发育在体内的起源、分化、迁移特性以及与上下级神经元之间的神经支配联系的规律。体内观察在不同声刺激环境下饲养的新生大鼠脑干耳蜗核神经前体细胞的增殖、迁移、定向分化的特性，同时关注不同声刺激下新生大鼠脑干耳蜗核神经前体细胞表达神经递质或调质的情况，结合免疫组化、免疫荧光多重标记染色，借助免疫电镜、激光共聚焦断层成像以及三维重建技术，探明声刺激对于大鼠脑干耳蜗核神经前体细胞体内迁移、分化的作用。采用顺行追踪和逆行追踪的方法，动态观察随着听觉功能的发育，在不同的声刺激的环境下饲养的新生大鼠脑干耳蜗核神经前体细胞在接受上橄榄复合体的调控和螺旋神经节中枢突的投射的变化规律，探明该神经前体细胞在听觉传导通路发育成熟中的整合规律。我们通过PCR、Western blot等实验方法，证实了一系列与毛细胞及听觉系统干细胞生长发育调节相关的分子，Clusterin的不同亚型在不同声刺激条件下新生大鼠脑干耳蜗核神经干细胞分化中有着相应的表达变化，推测声刺激有可能通过Clusterin对大鼠脑干耳蜗核神经干细胞分化增殖产生影响，Clusterin通过调控细胞分化与凋亡在听觉中枢核团的发育成熟中扮演重要角色，阻断sCLU基因的表达有可能成为保持大鼠脑干耳蜗核神经干细胞的分化增殖特性的新靶点。在进一步的研究中，我们还发现声刺激可以促进该细胞的分化成熟，而Clusterin的不同亚型在不同声刺激条件下新生大鼠脑干耳蜗核神经干细胞分化中有着相应的表达.在该项目的资助下，共发表SCI收录论文6篇，参加国内学术会议3次，培养博士研究生2名，硕士研究生1名。该项目在理论成果、论文发表与人才培养方面均完成了预期的研究目标，2016年12月顺利结题。为本项目的申请，打下了较好的前期工作基础。本课题的完成有望进一步阐明激活“唤醒”听觉系统内源性干细胞增殖分化的机理，同时为开展听觉系统神经干细胞移植、听觉发育研究及听觉神经系统损伤后的结构和功能重塑等提供理论依据和实验基础，有着重要的理论与实际意义。