皮质脊髓投射神经元轴突发育的分子机理研究

哺乳动物的大脑皮质接受来自全身感受器传来的冲动，传入冲动经分析整合后，由第五皮层，即内锥体细胞层的神经元通过下行性神经纤维束将调控信号传导至皮质外其它脑区。其中由皮质至脊髓的纤维束构成了体内最长的神经轴突联系。来自运动区的皮质脊髓投射神经元在刚出生时，其轴突侧枝与多个皮质外脑区形成联系。随着发育成熟，它们剪去了通往上丘和下丘的轴突分枝。轴突修剪是锥体神经元特异性投射的一个发育退化过程。目前对皮质脊髓投射神经元的发育生长和修剪退化的分子机制知之甚少。我们通过分离小鼠第五皮层神经元,已获得发育期皮质脊髓投射神经元的基因表达谱。本研究将证实基因表达谱中随发育而变化的特异性基因表达，然后通过胚胎内基因转染技术探索它们在轴突发育退化中的作用。我们也将研究其中的遗传痉挛性截瘫病变基因在皮质脊髓束轴突发育生长中的功能。本项目可能为研究轴突退化引起的神经疾病开辟一条新的途径。

哺乳动物大脑皮质脊髓投射神经元 (CSPN) 构成了体内最长的神经轴突联系。 目前对于CSPN 发育和疾病的分子机制知之甚少。本项目的总体研究目标为 1), 采用胚胎基因转染技术 探索小鼠遗传痉挛性截瘫病变基因 Atlastin 在 CSPN 轴突发育生长中的作用。 2), 通过对CSPN发育期的基因表达谱分析, 找出CSPN发育和退化过程的关键基因。 我们首先（1）采用胚胎基因转染技术（IUE）研究了过表达Atlastin-1对皮层神经元迁移和轴树突发育的影响．发现： 过表达Atlastin-1以及突变体R217Q不影响上皮层投射神经元的生成和迁移．但高表达Atlastin-1可以影响皮层神经元树突的生长，增加在体神经元树突的总长度．而在体外培养IUE-Atlastin-1的神经元上　树突数和树突的总长度都显著增加．但轴突没有明显变化。 而GTPase 活性缺失的突变体R217Q不影响神经元的发育．提示Atlastin-1在皮层投射神经元发育生长中具有重要作用。目前这一研究工作正在整理总结之中．其次 (2), 在寻找CSPN 发育相关的关键基因方面，我们改进了 微量样本 的基因表达检测方法. 并证实了部分选择性表达在CSPN 的基因， 包括印记基因Meg3和Meg8。 我们发现Meg3 的时空表达 受到该印记基因簇中IG-DMR区的甲基化调控。考虑到小鼠大脑各功能区域缺乏明显的差别， 我们还进行了人类胚胎大脑功能区的分子标志物研究，发现CSPN的关键基因ZNF312在中期胚胎大脑中的表达存在区域差异性。目前已发表1篇综述， 1篇A类论文， 3篇SCI文章。