光遗传技术通过Wnt/β-Catenin通路对新生神经元的影响

作者：夏天光; 朱旭; 王景景; 魏孟广; 吕方方; 陈翀; 梁军; 姜伟; 孙倩; 孙洪涛^*

来源：中国应用生理学杂志, 2019, 35(03): 256-261+289.

• 光遗传学
• Wnt/β-catenin信号通路
• ChR2通道蛋白
• DCX
• 新生神经元

目的:探讨Wnt/β-catenin信号通路光遗传技术在促进新生神经元成熟中的作用。方法:从胎鼠大脑皮层中提取神经干细胞,用携带DCX-ChR2-EGFP基因的慢病毒感染神经干细胞,观察神经干细胞分化为新生神经元后DCX的表达。实验细胞分为3组(n=9):对照组、NSCs+EGFP和NSCs+ChR2组。其中对照组为正常培养的NSCs(NSCs组); NSCs+EGFP组为携带DCX-EGFP基因慢病毒感染神经干细胞组; NSCs+ChR2组为携带DCXChR2-EGFP基因慢病毒感染神经干细胞组。病毒感染后48 h后连续3 d行470 nm蓝激光照射,然后检测各组Neu N+阳性细胞(成熟神经元标志物)的密度和Neu N+/Hoechst比值情况; Western blot检测各组成熟神经元相关蛋白MAP2、Neu N、Neurog2、Neuro D1和GluR2蛋白表达水平和Wnt/β-catenin通道相关蛋白TCF4和β-catenin蛋白的表达水平。用L-型钙通道阻断剂100μmol/L维拉帕米或50μg/ml的β-catenin抑制剂Dkk1处理NSCs+ChR2组细胞,然后行Western blot检测各组MAP2、Neu N、Neurog2、Neuro D1和GluR2蛋白表达水平。结果:连续3 d 470 nm蓝激光照射后,NSCs+ChR2组中Neu N+阳性细胞密度(成熟细胞)和Neu N+/Hoechst明显高于NSCs组和NSCs+EGFP组(P均<0.05); Western blot检测的MAP2、Neu N、Neurog2、Neuro D1、GluR2蛋白及Wnt/β-catenin通路相关蛋白β-catenin、TCF4表达水平均明显高于NSCs组和NSCs+EGFP组(P均<0.01); L-型钙通道阻断剂维拉帕米或β-catenin抑制剂Dkk1处理NSCs+ChR2组细胞后MAP2、Neurog2、Neuro D1和GluR2蛋白表达水平明显下降(P均<0.01),Neu N表达水平也下降(P<0.05)。证明ChR2通道蛋白开放产生阳离子内流促进新生神经元成熟,是通过Wnt/β-catenin信号通路实现的。结论:光遗传学方法通过Wnt/β-catenin信号通路促进新生神经元成熟。

• 单位
  邯郸市中心医院; 天津大学; 转化医学研究院