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毛囊是皮肤的基本结构单位之一,也是表皮的附属物。在哺乳动物中,毛发要不断经历毛发脱落和再生的循环,周而复始,从个体出生一直持续至死亡。毛囊的周期包括三个阶段:生长期(Anagen)、退化期(Catagen)以及静止期(Telogen) [1-2]。GSDMDC家族[3]是近年来发现的一个全新的含有Gasdermin结构域的蛋白超家族,包括DFNA5、DFNA5L、GSDM、GSDML和MLZE五个成员。其中GSDM家族包括三个成员,GSDMa1,GSDMa2,GSDMa3,其最初被认为是小鼠皮肤几种突变的成因基因,这提示GSDM家族及其相关基因已经有进化为在上皮表达的趋势[3]。先前的研究表明,小鼠的GSDMa3基因对毛发的生长有着重要的作用,其突变导致毛发生长的异常[4];一系列的毛发异常与其突变有关,如Runkel等[5]通过定位克隆策略鉴定2型毛发异常(reduced Coat2,Rco2),数据显示GSDMa3是一个突变热点区域,GSDMa3突变可以引起Rim3[6]、Rco2、Reden、Bsk、Dfl[7]、Fgn型小鼠的毛发异常。那么,GSDMa3基因突变后会引起毛囊结构的哪些变化?到底是通过何种方式引起毛发的异常呢?外源干扰会引起此基因的变化吗?本课题采用免疫组织化学(IHC)、逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和western技术,初步探索GSDMa3基因突变前后检测毛囊Wnt信号方面各因子以及凋亡方面等因子的变化情况,探索GSDMa3基因是否参与Wnt信号通路以及凋亡通路,进而调控毛囊的生长;利用TUNEL等方法检测GSDMa3基因突变前后,毛囊细胞中DNA的断裂情况,推测GSDMa3基因突变后,改变毛囊的凋亡;分别利用皮下注射诱导凋亡的试剂TNF-a诱导毛囊凋亡,进而通过一系列的手段和方法检测凋亡因子以及GSDMa3基因的表达情况;并在正常的C57BL/6(B6)小鼠和GSDMa3基因突变小鼠皮下注射带有GSDMa3基因的表达质粒,通过一系列方法检测毛囊的形态变化以及凋亡分子变化情况,证明GSDMa3基因参与毛囊的凋亡通路,改变毛囊的凋亡。主要结果如下:①检测了GSDMa3基因突变前后,毛囊的形态结构变化。在小鼠出生后8d,GSDMa3基因突变鼠的毛囊明显变长,经度比B6小鼠毛囊明显更垂直,表皮和真皮都已经加厚;在小鼠出生后11d,毛囊处于生长期的中后期,GSDMa3基因突变鼠的毛囊进一步生长,经度也明显垂直于B6小鼠毛囊,表皮真皮进一步增厚;在小鼠出生后16d、18d,B6小鼠的毛囊处于退化期,毛干变短,毛球萎缩,真皮表皮变薄,而GSDMa3基因突变鼠的毛囊的毛球出现部分的萎缩,毛干并未缩短,毛囊的经度更垂直于B6小鼠毛囊,真皮表皮也未变薄;在小鼠出生后的24d,B6小鼠的毛囊处于静止期,毛囊基本缩到整个毛囊周期中最短,只剩下毛乳头和部分毛干,而GSDMa3基因突变鼠基本维持在退化期的形态,形态上没有比较明显的变化,未按照正常情况进入毛囊的静止期状态。②利用IHC、RT-PCR、western技术检测GSDMa3基因突变前后,检测Wnt信号的关键成员β-catenin和Wnt5a,发现β-catenin在毛囊的各个部位表达明显升高,Wnt 5a表达明显降低。③利用IHC、RT-PCR、western技术检测GSDMa3基因突变后,检测凋亡信号途径的执行分子Caspase-3表达明显降低,利用TUNEL技术检测GSDMa3基因突变后,DNA在毛囊的内外根鞘断裂要比突变前明显降低;④利用外源性注射TNF-a后,B6小鼠GSDMa3基因和Caspase-3基因的表达明显升高,凋亡的各因子也明显增高,凋亡的迹象也更为明显。而GSDMa3基因突变鼠的GSDMa3基因和Caspase-3基因只是有所增加,但是不如B6鼠那样明显。⑤利用外源性过表达GSDMa3基因表达质粒,不管是B6小鼠还是GSDMa3基因突变小鼠,伴随着GSDMa3基因增加的同时,凋亡的各因子也明显增加,凋亡的迹象也更明显。综上所述,本课题表明,GSDMa3基因突变后,可能通过改变Wnt信号通路以及凋亡信号通路改变毛囊的周期及其生长情况。