tau缺失对中脑多巴胺神经元发育的影响及其机制研究

Parkinson;s disease(PD), the first most frequent motor neurodegenerative disorder. Many experimental data indicated that gene mutation is related with PD, which point out early intervention is crucial at the embrybros stage for family PD. Tau protein is a member of the microtubule associated protein family, the role for tau affect on PD's pathomechanism and how tau affect the midbrain dopaminergic(mDA) neurons' genesis and development remain ambiguity, so far. To answer the question, we apply tau knockout mouse for investigating the effection on the development and fuctions of mDA neurons under the conditon of tau's functional incapacitation. Meantime, we generate a novel Pitx3-Tet-OFF gene regulated system which can spcifically adjust the target gene-tau express in the mDA neuron of the mouse(Pitx3-Tet-O-tau mouse). Only the mDA neurons in the tau knockout mouse will regain tau function after Pix3-Tet-O-tau mouse crossbreed with tau knockout mouse so that we can study the precise effection on the development and function of mDA neurons.

帕金森氏病(PD)是最常见的运动系统退行性疾病。已有大量的实验证明家族性PD与基因突变相关，因此家族性PD的早期干预尤为关键。tau蛋白属于微管相关蛋白家族，对于Tau在PD病变过程中的角色以及如何起病理性作用，目前为此尚不明确。为探讨tau在PD发病机制中的作用，特别在中脑多巴胺(mDA)神经元发育中的作用，我们应用tau knockout 小鼠来研究当tau缺失后中脑多巴胺神经元发育的情况及其功能的影响。同时，我们创新构建一种新型的TET-OFF基因调控系统小鼠模型(Pitx3-Tet-O-tau)，能调节野生型tau特异性表达在小鼠的中脑DA神经元内。通过Pitx3-Tet-O-tau鼠和Tau knockout鼠交配，tau knockout鼠的mDA神经元特异性重获tau功能，从而得以精确研究tau蛋白对中脑多巴胺神经元发育的影响，为家族性PD的早期干预提供理论依据。

Tau病变(tauopathy)，即其tau正常功能的缺失和异常聚集，介导了多种神经退行性疾病的发生，越来越多的研究表明tau蛋白也参与了PD的发病过程。在PD患者黑质(substantia nigra, SN)部位，可溶性tau的含量水平明显降低。Otx2是中脑发育的首要标志，其在中脑的结构形成，mDANs的发生发育过程中都有着极为重要的作用，决定着中脑的整个发育模式。在mDA 神经元成熟后，Otx2特异性地表达在VTA的中央区和腹内侧区，而不存在于SNC；其在区别VTA和SNc间的功能特性和对MPTP神经毒素的耐受性方面起着决定性的作用。研究发现tau缺失小鼠胚胎发育期tau缺失并不会影响第14.5天龄的小鼠胚胎中脑神经元发育；P0期半敲除tau导致VTA部位DANs数目减少和OTX2表达下降，而这种半基因剂量效应不是由细胞死亡引起；成年和老年期VTA部位mDANs、上丘和大脑皮层的Otx2表达下降，但不影响到DAT和Girk2的正常表达。Nurr1是一种直接作用于TH的一种转录因子，对于中脑多巴胺神经元的分化和功能维持起到至关重要的作用，同时是多巴胺能神经元免于神经毒性作用的保护因子。我们的研究表明成年tau缺失小鼠的VTA部位Nurr1表达增高。成年tau缺失小鼠的神经行为学没有发生改变。 我们的结果证明Tau缺失导致关键蛋白Otx2和Nurr1的表达发生变化，可能影响到mDANs的功能。