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近年越来越多证据表明,MHCⅠ类分子及相关受体在中枢神经系统(CNS)发挥了重要的非免疫学功能,在正常脑的发育、突触可塑性及运动学习中具有重要的作用。但是这一高度多态性分子家族中经典和非经典MHCⅠ类分子的系统表达模式未见报道。本研究合成特异性分子探针,利用原位杂交方法检测并比较经典和非经典MHCⅠ类分子在CNS中的表达模式;并用免疫荧光双标技术对经典MHCⅠ类分子进行了细胞定位。在此基础上通过子宫内胚胎电转技术,在皮层部位过表达经典MHCⅠ类分子,检测其与神经发生的相关性。另外,我们利用合成的特异性探针检测了经典MHCⅠ类分子敲除小鼠CNS中非经典MHCⅠ类分子的表达模式。主要实验结果如下: 1、经典(H2-Db、H2-Kb)和非经典MHCⅠ类分子(H2-Q1、H2-M3、H2-T22)在CNS中的表达部位类似,只是非经典MHCⅠ类分子在相同时期相同部位的表达强度较低。MHCⅠ类分子的表达具有时空特异性:胚胎期E10.5至E16.5天,MHCⅠ类分子广泛高表达在脑室和中脑导水管的神经上皮、皮层、海马原基和小脑原基等部位;出生后,MHCⅠ类分子主要表达在皮层、海马、小脑、多种神经核团等部位,并且在P0至P8天表达逐渐增强,P15天表达最强,随后逐渐减弱至P30,成年期(除海马部位)表达消失。 2、利用识别C57小鼠经典MHCⅠ类分子(H2-Kb、H2-Db)的抗体ER-Hr52在胚胎期E10.5天和出生后P15天通过免疫荧光双标技术对表达经典MHCⅠ类分子的部位进行细胞定位。结果发现,在E10.5的端脑、中脑和菱脑部位,经典MHCⅠ类蛋白主要表达在nestin+、Pax6+的神经前体细胞和Ki67+、BrdU+的增殖细胞上;在P15天,经典MHCⅠ类蛋白在嗅球的僧帽细胞层和丝球小体层表达在Calbindin+的神经元上,在皮层、海马部位表达在NeuN+的神经元上,在小脑部位,表达在CaBP+的浦肯野细胞上。但在P15天这些部位的星形胶质细胞(GFAP+)上未检测到经典MHCⅠ类蛋白的表达。 3、通过体外、体内实验验证,构建的pCAGIG-H2-Db质粒可以成功过表达经典MHCⅠ类蛋白(H2-Db);利用子宫内胚胎电转技术在皮层过表达H2-Db分子,检测其与神经发生的相关性。细胞增殖方面,在胚胎期E14.5和E15.5电击过表达和对照质粒后,分别在E15.5和E16.5收取组织,发现PH-H3+/GFP+的细胞数目减少,而Ki67+/GFP+、BrdU+/GFP+细胞数目没有明显差异,提示经典MHCⅠ类分子与细胞周期M期有一定的相关性,与S期没有相关性;在神经元迁移方面,胚胎期E15.5电击组织后,在P0天收取组织,发现与对照组相比,皮层神经元的放射状迁移受阻,迁移至cortical plate和marginalzone的GFP+细胞数目减少,而滞留在SVZ/VZ区的GFP+细胞数目增多,提示经典MHCⅠ类分子与神经元的迁移事件相关;而在细胞分化方面,Tuj1+、GFAP+、oligo2+的细胞数目没有明显差异,提示经典MHCⅠ类分子与神经干细胞分化没有相关性。 4、经典MHCⅠ类分子敲除小鼠CNS中可以检测到非经典MHCⅠ类分子的表达。其在皮层、海马、小脑等部位表达模式与其在野生型小鼠中的表达模式类似,仅表达强度增强。另外,我们还发现,非经典MHCⅠ类分子在敲除小鼠的中脑导水管神经上皮也有表达,而在野生型小鼠中未见表达。 以上结果提示,MHCⅠ类分子在胚胎期和出生后可能发挥了不同的功能,在胚胎期主要与神经发生有关,而出生后主要影响突触的功能。我们的研究将为进一步研究和证明MHCⅠ类分子在神经系统发育中的作用机制提供依据,为研究MHCⅠ类分子与神经发育相关疾病的关系提供重要线索,对深入理解健康和疾病状态下MHCⅠ类分子的功能和作用提供新的思路。