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目的:
1.确定RyR2是否对神经元分化有调控作用;
2.探讨细胞膜Ca2+通道的兴奋性对胚胎干细胞向神经元分化的调控作用;
3.明确CICR机制对胚胎干细胞向神经元分化的调控作用;
4.研究GABA/GABAA受体可否通过调控L型Ca2+通道的兴奋性来调节胚胎干细胞向神经元分化,进而确定RyR2是否为其作用的关键的下游枢纽;
5.探讨细胞膜和内质网RyRs释放Ca2+对神经突起生长的调控作用。
方法:采用经典的4-/4+视黄醛诱导神经元分化的方法,诱导正常(RyR2+/+)和RyR2基因剔除(RyR2-/-的R1胚胎干细胞系向神经元分化,结合药理学方法,用合理的药物组合,比较RyR2+/+和RyR2-/-胚胎干细胞向神经元分化的比率;用RT-PCR检测RyR2+/+和RyR2-/-组神经元特异性标记的表达和神经元分化相关的转录因子的表达情况;用免疫组化方法鉴定RyR2和GABAA受体的表达并分析神经元分化比例;fluo-4标记细胞内Ca2+,检测细胞内Ca2+瞬变;全细胞膜片钳检测RyR2+/+和RyR2-/-组胚胎干细胞分化得来的神经样细胞(神经前体细胞或者神经元)中L型Ca2+通道和GABAA受体的膜电流密度。
结论:在胚胎干细胞向神经元分化过程中,GABA结合GABAA受体,使细胞膜去极化,可激发L型Ca2+通道开放,使细胞外的Ca2+进入细胞内,进入的Ca2+进而促使RyR2开放(CICR机制),诱发细胞内Ca2+浓度进一步升高,RyR2开放引起的Ca2+的大幅度升高可以调控下游信号通路,进而引起细胞转录的改变,使调控神经元/胶质细胞分化的转录因子(NeuroD表达上升和Hes1表达下降等)的表达发生改变,进而调控神经元/胶质细胞的分化。与神经元分化不同的是,神经突起的生长主要依赖细胞膜Ca2+的兴奋性实现。