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中枢神经系统发生过程中,髓鞘化的形成依赖于寡突胶质细胞前体细胞(Oligodendrocyte precursor cells,OPCs)的正确定位。OPCs最早也被称为O-2A前体细胞(oligodendrocyte-type-Ⅱ astrocyte progenitor cells,O-2A cells),但随后研究发现,体内O-2A前体细胞并不像在体外培养条件下可以分化成为Ⅱ型星形胶质细胞,所以,现在一般都把它作为寡突胶质细胞(Oligodendrocytes,OLs)的前体细胞。它们大部分将经历增殖,迁移,分化并最终形成髓鞘,还有一些将终身维持前体状态在中枢神经系统的不同区域发挥独特的功能。OPCs来源非常局限,一般认为仅起源于靠近脑室区的特定区域。作为髓鞘形成的必须前提,OPCs迁移过程得到了广泛的关注。尤其近来发现,髓鞘损伤的再生修复也一定程度上依赖于来源于室管膜下区(subventricularzone,SVZ)的OPCs向损伤区域的迁移和正确定位。神经元.胶质细胞的相互作用部分地依赖于神经递质的调节。事实上,OPCs表达多种神经递质受体并可以介导OPCs的迁移。
谷氨酸作为脑内广泛分布的一类神经递质,参与调节了众多神经生理功能。在大鼠发育过程中,谷氨酸在胚胎13天(E13)的大脑内就有广泛分布,并且其浓度由脑室区向背侧皮层区逐渐升高。与此一致的是,端脑OPCs恰好在大约E13(大鼠)产生于腹侧脑室区并开始向背侧皮层迁移。这提示谷氨酸可能具有促进OPCs迁移的能力。离子通道型谷氨酸受体包括AMPA/KA和NMDA受体两大类。有相关文献报道,OPCs表达功能性的AMPA/KA受体并通过钙离子介导OPCs迁移。尽管NMDA受体可以介导神经元、小脑颗粒细胞等迁移,然而,OPCs是否表达NMDA受体并介导其迁移过程,目前尚不清楚。
本课题研究包括两部分,第一部分采用体外纯化培养和Costar-Transwell迁移模型分析NMDA是否表达并介导OPCs迁移,同时采用脑片技术进一步验证体外模型中的结论;第二部分,我们对NMDA受体促进OPCs迁移的机制做了初步探讨。
本研究的主要结果如下:
1.体外纯化培养OPCs。结果显示,体外纯化OPCs与文献报道一致:光镜下呈双极,胞体较小,NG2,A285和Nestin均为免疫阳性。此外,在体外诱导条件作用下可以分化为成熟的寡突胶质细胞。
2.NMDA在体外模型中以剂量依赖的方式促进OPCs迁移。采用Costar-Transwell迁移模型发现,体外给予0.1uM至10uM的NMDA的浓度梯度时,NMDA可以以剂量依赖的方式促进OPCs迁移,并且在10uM时促迁移能力最强。此外,NMDA促进OPCs迁移具有一定的底物依赖性。
3.NR2A在OPCs上表达并在体外模型中介导其迁移。采用RT-PCR,WesternBlotting和免疫细胞化学等方法鉴定,分离纯化培养的OPCs表达NR1,NR2A,2B,2D和NR3A。给予NMDA受体非竞争性拮抗剂或特异性NR2A受体拮抗剂时,NMDA诱导的OPCs迁移被明显抑制。给予特异性NR2B受体拮抗剂时没有发现明显的抑制作用。
4.脑片中,NMDA受体同样介导了OPCs的迁移过程。在培养脑片中,NMDA受体非竞争性拮抗剂和特异性NR2A受体拮抗剂剂同样均可以抑制OPCs向背侧皮层的迁移。
5.NMDA受体介导的OPCs迁移涉及MAPKinase信号通路的激活。不同浓度的NMDA均可以激活ERK信号通路,而且,给予ERK通路特异性抑制剂可以抑制NMDA诱导的OPCs迁移。