《自然一细胞生物学》：干细胞信号通路研究获进展

来自美国哥伦比亚大学医学中心癌症遗传研究所等处的研究人员发表了题为＂Id proteins synchronize sternness andanchorage to the niche of neural stem cells＂的文章。研究人员构建了Idl—Id3三基因敲除小鼠。指出了Id-RaplGAP-Rapl信号通路对于神经干细胞黏附于它们所处的特殊的微环境并维持神经干细胞持续不断的自我更新能力起到非常关键的作用。     

一种新型高通量三维脑细胞芯片的研制及农药神经毒性评价应用

为了模拟体内脑组织细胞的三维生长环境,高效开展脑疾病和有关药物的研究工作,文中设计和制造了一种新型高通量三维脑细胞芯片。芯片由多孔滤网和三维脑细胞颗粒构成,装载于常规的96孔细胞培养板上使用。多孔滤网和细胞颗粒模具采用计算机建模、3D打印阳模、琼脂糖-PDMS两次翻模等技术制造,三维脑细胞颗粒是将小鼠胚胎脑细胞与海藻酸钠的混悬液浇灌和凝固于细胞颗粒模具,再将形成的水凝胶切割而成。用装载好的脑细胞芯片进行农药神经毒性测定,以0、10、30、50、100、200 μmol/L的毒死蜱或吡虫啉暴露胚胎脑细胞颗粒,培养完毕移去多孔滤网,方便地将细胞颗粒与培养液进行分离,然后检测细胞增殖、乙酰胆碱酯酶活力和乳酸脱氢酶释放以评估毒性。研究结果表明,在装载到96孔细胞培养板的多孔滤网中,胚胎脑细胞能够在水凝胶颗粒中正常生长增殖。在农药神经毒性测试中,毒死蜱与吡虫啉都呈现了量效相关的细胞生长增殖抑制,也表现出乙酰胆碱酯酶活力抑制、乳酸脱氢酶释放的毒性效应,但吡虫啉的作用明显弱于毒死蜱。文中构建了一种新型脑细胞芯片,可以结合酶标仪方便快速地检测药物对脑神经组织的毒性效应,也可以应用于药效和疾病机制研究。     

肿瘤坏死因子受体作用因子3(TRAF3)结构及生物学功能

目前在哺乳动物中发现6个肿瘤坏死因子受体作用因子(TNF receptor associated factors,TRAFs)家族成员,它们主要参与TNF受体家族信号通路.这些TRAF成员在C末端有螺旋卷曲结构和保守的TRAF结构域.TRAF3是TRAF家族中功能最为多样化的成员之一.1996年对TRAF3基因敲除小鼠进行研究发现,小鼠在出生早期死亡,这阻碍了TRAF3的生物学功能进一步研究,另一方面也证实了TRAF3在出生后发育以及维持正常的免疫系统功能方面有着重要生物学功能.10年后研究发现,TRAF3的缺失能够导致非经典NF-κB信号通路激活,这使得TRAF3在该信号通路中的功能得到了进一步的阐述.最近研究表明,TRAF3不仅能够负向调节NF-κB和MAPK信号通路,还能够正向调节Ⅰ型干扰素的产生.通过研究还发现,TRAF3可能存在着负向调节钙调蛋白磷酸酶活性的新功能.因此,研究TRAF3在免疫信号通路中的作用以及与之相关的病毒疾病具有重要的意义.     

肠道病毒71型感染小鼠IL-6,TNF-α和脑细胞凋亡的影响

目的:观察肠道病毒71型(EV71)感染小鼠外周血IL-6,TNF-α平的变化及脑细胞凋亡情况,以探讨EV71中枢损害可能的发病机制.方法:建立小鼠EV71感染模型,小鼠根据不同处理因素分为对照组和实验组,用RT-PCR检测感染1天、3天、5天、7天的小鼠脑组织的EV71RNA;分别收集外周血,用ELISA法检测血清细胞因子IL-6,TNF-α含量;制备单细胞悬液,采用Annexin V/PI双染结合流式细胞术(FcM)测定小鼠脑细胞的凋亡情况.应用方差分析进行统计学处理.结果(1)实验组于感染第5天和第7天在脑组织中可检测到病毒RNA,对照组脑组织未检测到病毒RNA.(2)实验组血清IL-6,TNF-α平明显高于对照组(P<0.05),并于24-72h达高峰,此后逐渐下降,于第7天时基本降至正常.(3)实验组小鼠于感染第3天开始出现脑细胞凋亡,于第5天达高峰,第7天时脑细胞凋亡反而降低.结论:EV71具有嗜神经性,EV71感染能促进单核-巨噬细胞分泌IL-6.TNF-α介早全身炎症反应,EV71感染过程中存在脑细胞凋亡现象,可能是其中枢损害的机制之一.     

miR-138对小鼠乳腺上皮细胞的作用及其调控的靶序列

miRNA是一类长约20～25 nt的内源性非编码蛋白的小RNA.miRNAs的作用遍及生命体的发生、生长、发育、分化和死亡等过程,但目前对miRNA在细胞中的确切功能和其如何发挥作用知之甚少.应用miRNA基因沉默技术,抑制小鼠乳腺上皮细胞miR-138的表达,应用荧光定量PCR、Western blot、细胞活力分析技术等分析mi-138的表达及mLR-138对小鼠乳腺上皮细胞的影响,结果显示,miR-138抑制后细胞活性增强(P＜0.05),PRL-R蛋白表达增强(P＜0.05),信号转导通路分子STAT5、MAPK表达加强.研究认为,miR-138抑制小鼠乳腺上皮细胞的增殖.miR-138在乳腺上皮细胞调控的靶序列是PRL-R,抑制其表达而发挥作用.miR-138通过调控STAT5、MAPK信号转导通路而调控乳腺上皮细胞增殖.     

以果蝇模型研究人类神经退行性疾病

人类神经退行性疾病是一类以神经元退行性病变导致个体行为异常乃至死亡为主要特征的疾病.果蝇以其独特的分子遗传学优势成为研究人类神经退行性疾病的理想模型.通过对果蝇模型的研究不仅可以揭示神经退行性疾病发生的细胞分子通路,还可以研究对疾病有调控作用的基因及其表达产物,寻找可能的药物作用靶点并进行药物筛选,为防治人类神经退行性疾病提供新的方法和有效的药物.     

美用干细胞治疗致命脑病初见成效

美国科学家正在尝试利用干细胞疗法对一种致命脑病进行临床治疗。他们于日前宣布，经过实验，患病小鼠模型的生存时间得到了延长。 2005年10月，美国食品与药物管理局（FDA）正式批准加利福尼亚州帕洛阿尔托市的StemCells公司，利用人类神经干细胞对患有神经元蜡样脂褐质沉着症，或者叫贝敦氏症的婴儿进行治疗。患有这种遗传性脑病的婴儿由于缺乏一种关键的蛋白质，因而无法分解一种名为脂褐质的化学物质。一旦患上此类疾病，这些化学物质将杀死人体的脑细胞，并最终导致患儿死亡。     

斑马鱼脑细胞凋亡基因对束丝藻毒素致毒的响应

水华束丝藻是淡水湖泊中常见的水华蓝藻,是我国滇池冬春季节常见的优势种群,因其产生麻痹性贝类毒素,损伤人和动物的神经系统而倍受关注。但有关该毒素对动物神经系统损伤的研究较少,特别是对水生脊椎动物中枢神经系统损伤的研究尚无报道,为此本研究通过腹腔注射5.3μg STXeq/kg bw束丝藻毒素,研究了24h内该藻毒素对斑马鱼脑组织超微结构损伤及脑细胞凋亡基因表达的影响,以揭示该毒素对脑组织的损伤及其脑细胞在基因水平对该毒素的响应机理。研究表明,束丝藻毒素引起斑马鱼脑组织超微结构损伤,出现细胞膜发泡和形成凋亡小体等典型的细胞凋亡结构;从分子水平进一步分析显示,该毒素引起脑细胞p53、bax、caspase-3和c-jun等凋亡相关基因的表达上调,其上调量分别是对照组表达上调量的1.92、1.55、1.63和1.55倍,且具有时间-效应关系。这说明该毒素能通过引起脑细胞凋亡基因的表达异常,使脑细胞出现凋亡性形态损伤而导致脑细胞死亡;斑马鱼脑细胞可通过启动p53→bax→caspase-3线粒体径路实现其对该毒素的响应机制;束丝藻毒素具有损伤鱼类脑的神经毒性;这是束丝藻毒素引起脑细胞凋亡基因表达异常及超微结构损伤的直接证据,也是脑细胞在基因水平对束丝藻毒素积极响应分子机理的首次报道。     

D－半乳糖致衰老小鼠与幼龄小鼠的垂体差异蛋白质分析

脑垂体是控制动物生长发育衰老死亡非常重要的一个器官.随着机体的衰老,垂体功能退化是必然趋势.D 半乳糖致衰老模型已被广泛用于研究衰老机制和筛选药物靶标,然而其分子机制尚未清楚.本研究采用差异蛋白质组学方法,以寻找D 半乳糖致衰老小鼠和幼龄小鼠垂体的差异蛋白质,为弄清其功能障碍的分子机制提供新的研究方法和线索.基于双相电泳和质谱结合的方法,本研究发现了46个大于2倍的差异蛋白质,其中32个得到可靠的鉴定（P <005）. 对差异蛋白质功能分析发现, 这些显著差异蛋白质主要分布于糖代谢通路,可能与线粒体功能紊乱有关.我们的研究数据为更好地理解D 半乳糖致衰老小鼠垂体功能障碍的内在机制提供了线索.     

综述: Hippo通路在神经发育和神经系统疾病中的功能

Hippo通路是一个调控组织器官大小、细胞增殖、分化和凋亡的高度保守的信号通路.我们研究了氧化压力条件下Hippo通路在神经细胞中的作用,并发现哺乳动物STE20样的丝-苏氨酸蛋白激酶(MST1)可参与氧化应激诱导的神经细胞凋亡,其上游受非受体酪氨酸激酶c-Abl的调控.近期,我们研究发现MST1参与脑缺血引起的神经炎症,还发现Yes相关蛋白1(YAP)参与神经干细胞的自我更新.本文将介绍Hippo通路在中枢神经系统疾病和神经发育中的作用和机制研究的相关进展.     

线粒体DNA突变可导致遗传性耳聋

近日耶鲁大学的研究人员发现了母性遗传的先天性耳聋的发病机制:线粒体DNA突变可激活一系列信号通路并最终导致细胞程序性死亡.这一研究成果刊登在了2月17日出版的《Cell》杂志上.线粒体是细胞动力的源泉,细胞所需的绝大多数能量都是由它提供的.线粒体自身同样含有DNA,并且可以通过母性的细胞质来遗传.线粒体的另一功能就是通过参与细胞程序性死亡或者凋亡决定细胞命运.来     

AURKB与MAPK参与调控小鼠受精卵早期发育

Aurora 激酶是肿瘤研究领域的热点, 近年来有研究表明该激酶家族在卵母细胞减数分裂中也起着重要的调节作用, 但对于其在哺乳动物早期胚胎发育中的研究鲜有报道. 本研究通过实时荧光定量PCR、免疫印迹、免疫荧光检测了Aurora 激酶 B(Aurora kinase B, AURKB)在小鼠受精卵中的表达和定位, 运用RNA 干扰技术观察了AURKB 功能缺失后对小鼠受精卵发育早期的影响, 并检测丝裂原激活蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK)通路抑制后小鼠受精卵卵裂及AURKB 表达、 活性变化. 结果表明, 在小鼠受精卵第一次卵裂进程中, G2/M 期为AURKB 的稳定表达时相, 其蛋白在G1/S 期少量分布于细胞浆, G2 期聚集于染色质周围, 进入有丝分裂后分布于全细胞. AURKB 的功能缺失可导致受精卵发生异常分裂. MAPK 通路的抑制亦可破坏受精卵的正常卵裂, 并下调AURKB的蛋白表达及活性. 结果提示, Aurora 激酶B 是小鼠受精卵早期发育所必需的, 并与MAPK 通路的激活相关.     

钙调神经磷酸酶信号通路相关抑制因子研究进展

钙调神经磷酸酶(calcineurin,CaN)信号通路是介导心肌肥厚的一条重要通路,随着研究的不断深入, 其相关抑制因子的研究也受到了更多关注.综述了Ca2+CaN-NFAT信号通路上、下游及CaN本身的部分抑制因子在抗心肌肥大过程中的作用,这些因子的研究开发对心肌肥厚的治疗具有重要意义.     

AICAR通过激活Foxc1信号来调节小鼠F9细胞的增殖

为了探索5-氨基咪唑-4-氨甲酰核糖核苷（AICAR）抑制小鼠F9 细胞（F9 embryonal carcinoma cells）增殖的作用机制,本文构建了Foxc1的慢病毒真核表达载体,通过实时定量PCR、免疫荧光染色、双荧光素酶报告基因检测系统以及细胞增殖检测试验,探索AICAR抑制小鼠F9细胞的增殖作用机制. 结果发现,AICAR可以在RNA和蛋白水平促进Foxc1的基因表达,并可以作用于核转录因子κB通路. 另外在培养液中添加AICAR或过表达Foxc1都能抑制F9细胞的增殖. 信号通路报告载体检测发现Foxc1可以激活核转录因子κB通路以及细胞周期相关的通路. 总之,本研究证明,AICAR 通过激活Foxc1通路及其下游多条信号通路来抑制F9细胞增殖.     

小鼠胚胎发育过程中Brachyury对Wnt信号通路的作用研究

Brachyury对调控小鼠胚胎发育起着至关重要的作用,缺乏Brachyury蛋白的小鼠胚胎不能正常发育。Wnt信号通路在小鼠胚胎发育中可控制胚胎的轴向发育等重要的生理过程,Brachyury可能通过与Wnt信号通路的相互作用导致短尾表型的产生。为了揭示Brachyury与Wnt信号通路相互作用关系,本研究制作了Brachyury突变小鼠,通过提取不同时期的胚胎并提取总RNA,经反转录进行qPCR检测Brachyury与Wnt信号通路相关成分的表达关系。结果显示,Brachyury、Axin2、Dkk1及Wnt3a的表达在突变胚胎和野生胚胎中的表达有显著差异。因此,Brachyury作为转录因子对上述Wnt信号通路成分的表达有调节作用,它们形成一个调控网络调控小鼠胚胎的正常发育。本研究为小鼠胚胎发育期间Brachyury (T)的功能作用提供了理论基础。     

MAPK信号通路基因在小鼠肝再生中的表达谱变化

为了分析丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinases,MAPK)信号通路基因在肝再生中的表达图谱,以及探讨MAPK信号通路在肝再生中的作用,文章利用四氯化碳(Carbon Tetrachloride,CCl4)诱导的小鼠肝损伤再生模型对MAPK信号通路基因的表达进行检测.首先,采用CCl4腹腔注射的方法建立小鼠肝损伤再生模型,通过肝脏切片HE染色和测定血清中谷丙转氨酶活性确认模型的质量,然后,在注射CCl4后的第0、0.5、1.5、4.5、7 d分别采集小鼠肝脏样本,应用Affymetrix公司的小鼠基因表达芯片,检测MAPK信号通路中93个基因的差异表达图谱,并用荧光实时定量PCR法验证芯片检测的结果.结果表明,在芯片检测到的93个MAPK信号通路基因中,有31个在肝再生中有不同程度差异表达,且经荧光实时定量RT-PCR检测的结果与基因芯片的结果相符合.基因表达谱芯片技术可以筛选出肝再生中差异表达的基因,在小鼠肝再生中的第0.5和1.5 d,MAPK信号通路中表达水平上调的基因增多,而在第4.5和7 d,则表达水平下调的基因明显增多.这一结果表明MAPK信号通路对肝再生不同阶段的双重调控作用.     

川续断皂苷Ⅵ对睡眠剥夺小鼠神经发生及认知功能的改善作用研究CSCD

本文旨在探讨川续断皂苷Ⅵ(asperosaponin Ⅵ,ASA Ⅵ)对睡眠剥夺小鼠认知功能的改善作用及相关机制。采用多平台水环境法对C57BL/6J小鼠进行睡眠剥夺,期间腹腔注射ASA Ⅵ进行干预,采用新物体识别实验及Morris水迷宫实验评估小鼠的认知功能,运用q-PCR、免疫组化、Western blotting分别检测小鼠海马区的炎症水平、神经发生及信号通路变化。结果显示:与对照组相比,模型组小鼠海马中的小胶质细胞呈激活状态,炎症因子的表达水平显著提高(P<0.05),新生神经元数量显著减少(P<0.05),并导致认知功能下降。ASA Ⅵ干预显著改善了睡眠剥夺小鼠的认知功能,抑制海马中促炎性细胞因子IL-1β、TNF-α和IL-6的表达(P<0.05),同时显著提高抗炎性细胞因子IL-4、IL-10和神经营养因子BDNF的表达水平(P<0.05)。ASA Ⅵ干预还显著提高了睡眠剥夺小鼠海马中的p-PI3K、PI3K、Akt蛋白表达水平及新生神经元数量(P<0.05)。PI3K/Akt抑制剂LY294002处理显著降低ASA Ⅵ的干预效果。结果表明,ASA Ⅵ可改善睡眠剥夺小鼠学习记忆能力,其机制与PI3K/Akt信号通路激活相关。因此,作为抗炎、神经保护药物,ASA Ⅵ具有潜在的开发前景。     

罗布麻叶总黄酮提取物促进小鼠抗抑郁基因CREB、BDNF的表达

罗布麻是中国药典收录的传统中药,本研究提取它的主要有效成分罗布麻总黄酮,采用经典抗抑郁评价模型小鼠强迫游泳实验对罗布麻叶总黄酮进行抗抑郁活性评价.试验中给小鼠罗布麻叶总黄酮提取物25 mg/kg、50 mg/kg和100 mg/kg后,观察罗布麻叶总黄酮对小鼠强迫游泳不动时间的影响,结果显示罗布麻总黄酮提取物能显著缩短小鼠强迫游泳不动时间(P<0.05),药效与氟西汀相似,表明罗布麻具有明显的抗抑郁活性.在此基础上,应用皮质酮损伤的PC12细胞模型,采用荧光相对定量RT-PCR法检测罗布麻对皮质酮损伤的PC12细胞中脑内脑源性神经营养因子(BDNF)和环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(CREB)表达水平的影响.结果表明,皮质酮处理后PC12细胞中BDNF、CREB基因的表达量最低,罗布麻处理后,表达量显著增加,较处理前增加了近十倍,且呈剂量依赖性.本研究结果提示罗布麻抗抑郁机制可能是通过(AC-cAMP-CREB)信号通路促进BDNF、CREB的基因表达而发挥的.     

Dicer及其miRNAs是血管平滑肌细胞分化和增殖所必需的基因和调节因子

为了研究Dicer及其所产生的miRNAs在血管平滑肌细胞(VSMC)中的作用,本研究采用条件性基因打靶法敲除了小鼠VSMC中的Dicer外显子23,通过采用连续性剖检妊娠小鼠法、病理组织学、免疫荧光、PCR、Western blot和实时PCR等技术对条件性敲除Dicer(Dicer c KO)胚胎的血管病变和VSMC中的Dicer、miRNAs和信号转导通路蛋白变化进行了详细研究.结果发现,在培育条件性敲除Dicer小鼠的过程可产生三种不同基因型小鼠,即野生型、杂合型和纯合型(Dicer c KO)小鼠.其中野生型和杂合型小鼠出生后无明显临床异常,而Dicer c KO小鼠却死于腹中而不能出生.Dicer c KO胚胎在胚胎发育的第12.5天(E12.5)就出现发育迟滞变化,在E14.5,皮肤、骨骼肌和肝脏的血管极度扩张、血液淤滞和广泛的弥漫性出血,在E15.5死亡.Dicer c KO胚胎血管壁的病变于E13.5即出现,主要表现为血管中膜的VSMC排列不整,增生减少;E14.5血管壁变薄、塌陷,管腔不规则,细胞增生明显减少;E15.5血管壁的结构完全破坏,细胞增生停止,血管壁的屏障作用破坏,通透性增强,向外渗血.在胚胎发育的E14.5,VSMC标志性基因的表达明显下调,VSMC中大部分受检miRNAs的表达也明显降低,磷酸化的信号转导通路蛋白,即细胞外信号调节激酶和蛋白激酶明显衰减.研究证明,Dicer是血管发育所必需的基因,它可通过控制mi RNA产生和成熟来调节VSMC标志性基因的表达,借以促进VSMC的增殖与分化,保障血管壁结构的完整.     

小胶质细胞极化与抑郁症关系的研究进展

小胶质细胞控制着中枢神经系统主要的免疫功能,在各种精神疾病中发挥重要作用. 某些信号通路的激活引发的神经炎症与抑郁症的发生有着密切的关系. 小胶质细胞是神经炎症的主要介导者,不同的刺激促进小胶质细胞极化,不同极化类型的小胶质细胞能分泌多种炎性细胞因子,在神经炎症调节中具有重要的作用. 临床研究和体内外实验研究表明,抑郁症与小胶质细胞极化介导的神经炎症有关. 小胶质细胞极化参与抑郁症发生发展的可能机制包括NF-κB信号通路激活、呼吸爆发、补体受体3信号通路、NLRP3炎症激活、cannibalism受体1、Notch-1信号通路和过氧化物酶体增殖物激活受体γ的激活. 本文就小胶质细胞极化与抑郁关系的研究进展作一综述.