Tbx1基因表达调节斑马鱼神经嵴细胞的发育及其与视黄酸信号的关系

【摘要】DiGeorge综合征(DGS)是人类最常见的染色体缺失综合征之一,活产婴儿发病率约1/4000-5000。由于DGS累及组织器官较多,对患者的危害较大,特别是复杂心血管畸形,严重影响患者的生活质量和生命安全。因此,研究DGS的发病机理,探索预防策略十分重要。近年来研究表明,DGS的发生与tbxl基因单倍剂量不足(haploinsufficiency)、神经嵴细胞(Neuralcrestcells,NCCs)发育异常等多种因素有关。鉴于此,我们研究了两者之间的关系。NCCs中tbxl基因不表达,可能存在介导tbxl基因作用的因子。视黄酸(Retinoicacid,RA)是胚胎发育过程中必需的微量营养素,也是一种作用广泛的信号分子,与心脏发育的多个阶段有关。动物实验证实,RA缺乏会造成心血管系统发育异常,与DGS特征相似。为此,我们考虑RA是否为tbxl基因表达与NCCs发育之间的“桥梁”?我们以斑马鱼为模式生物,研究了tbxl基因表达对NCCs发育的影响,并探讨RA在其中所起的作用。为了模拟DGS患者tbxl基因单倍剂量不足,在第一部分,我们首先构建了tbxl基因表达下调的斑马鱼模型。通过显微注射特异性的tbxl基因反义寡核苷酸tbxl-MO,下调tbxl基因表达,导致斑马鱼表型异常,表现为心脏环化障碍、心包水肿、下颌骨减小、耳囊减小、眼睛减小。通过tbxl-MO效率验证,证实tbxl基因表达下调成功。在tbxl基因表达下调的模型中,我们研究NCCs的发育过程。选取NCCs不同发育阶段的标记基因,通过胚胎整体原位杂交的方法,发现NCCs的起始、剥离、迁移、分化等多个发育环节都受到了tbxl基因表达下调的影响,发育过程受到抑制,心脏神经嵴细胞(Cardiacneuralcrestcells,CNCCs)向心脏细胞的分化障碍。在第二部分,我们构建了RA缺乏的斑马鱼模型。通过显微注射视黄醛脱氢酶基因(raldh2)的反义寡核苷酸,下调raldh2基因表达,并通过效率验证,证实raldh2基因表达下调成功。Raldh2基因表达下调的斑马鱼,表型异常,表现为心脏环化障碍,心包水肿、体长短。而且我们发现,NCCs的起始、剥离、迁移与分化过程也受到了抑制,CNCCs向心脏细胞分化障碍。鉴于tbxl基因表达下调与raldh2基因表达下调,NCCs发育抑制的表现非常相似,在第三部分,我们研究了tbxl基因表达与RA信号分子之间的关系。通过原位杂交和real-timePCR的检测,我们发现,tbxl基因表达下调的斑马鱼中,RA合成酶基因-raldh2表达降低,而RA降解酶基因-cyp26al,cyp26b1,cyp26c1表达增强,说明tbxl基因表达下调可以从合成和降解两方面降低斑马鱼体内RA的水平。我们在体外人工合成斑马鱼raldh2mRNA,对tbxl基因表达下调的斑马鱼进行拯救。实验证明,外源raldh2基因可以拯救tbxl基因表达下调的结果,异常的斑马鱼表型以及NCCs标记基因的表达都大部分得到拯救。因此,我们得出结论,RA是介导tbxl基因对NCCs发育调节的“中间桥梁”,tbxl基因表达通过RA来调节NCCs的发育。
【作者】王薇；
【导师】桂永浩；
【作者基本信息】复旦大学，儿科学，2011，博士
【关键词】DiGeorge综合征；tbx1基因；视黄酸；神经嵴细胞；斑马鱼；

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