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ERMN基因缺失对不同年龄小鼠社会互动和学习记忆影响研究

ERMN基因缺失对不同年龄小鼠社会互动和学习记忆影响研究

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作者：朱文朋陕西师范大学

学位级别：硕士

在脊椎动物的中枢神经系统中,由少突胶质细胞形成的髓鞘可以在富含电压门控钠离子通道的郎飞氏结之间形成绝缘层,以保障动作电位的快速传导,同时还可以为轴突提供营养和代谢支持。近年来有研究证明,髓鞘和少突胶质细胞出现异常,不仅会... 详细信息

在脊椎动物的中枢神经系统中,由少突胶质细胞形成的髓鞘可以在富含电压门控钠离子通道的郎飞氏结之间形成绝缘层,以保障动作电位的快速传导,同时还可以为轴突提供营养和代谢支持。近年来有研究证明,髓鞘和少突胶质细胞出现异常,不仅会引起如多发性硬化等临床疾病,还可能会影响学习记忆等认知功能。目前,关于少突胶质细胞和髓鞘如何参与并调控中枢神经系统认知功能的机制还有待进一步研究。ermin是少突胶质细胞上特异性表达的一种细胞骨架蛋白,由ERMN基因编码。研究发现,离体培养细胞中ermin的表达比髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)晚2-3天,并在F-肌动蛋白(F-actin)丰富的地方聚集,因此,ermin不仅可以作为少突胶质细胞分化非常晚期的标志物,还可能在细胞骨架重组扮演重要角色,但目前缺少对于ermin在中枢神经系统中所发挥功能的研究。本实验组前期研究发现ERMN基因敲除小鼠在9月龄时出现髓鞘结构异常和松散,并且到12月龄时出现运动障碍。以上结果提示我们少突胶质细胞和髓鞘参与中枢神经系统的认知活动,而ERMN可能在其中扮演了重要角色。因此在本研究中,我们使用三箱社会互动测试、新物体识别测试以及条件性学习(条件性恐惧记忆和条件性恐惧记忆消退)等行为学范式对不同年龄阶段ERMN基因缺失小鼠的社会互动以及学习记忆进行了评估。结果发现,在三箱社会互动测试中,ERMN基因缺失影响了3月龄、9月龄和12月龄小鼠正常的社会互动。另外,6月龄ERMN基因缺失小鼠在新物体识别测试中表现出一定的认知衰退,这种提早的认知衰退与阿尔兹海默式症(Alzheimer’s disease,AD)类似。最后,在条件性恐惧记忆和条件性恐惧记忆消退实验中我们发现,ERMN基因缺失不影响3月龄、6月龄、9月龄以及12月龄小鼠的学习、记忆巩固和提取以及近期恐惧记忆的泛化,也未影响3月龄和6月龄小鼠条件性恐惧记忆的消退,但显著影响了3月龄、6月龄、9月龄和12月龄小鼠学习30天后远期恐惧记忆的泛化,使其表现出与创伤后应激障碍(post traumatic stress disorder,PTSD)患者相似的症状。为了进一步探究ERMN基因缺失对小鼠社会互动影响的机制,我们选择对刚出现社会互动障碍的3月龄小鼠进行了免疫印迹和免疫荧光实验,结果发现,ERMN基因缺失不影响小鼠海马、胼胝体、小脑以及纹状体髓鞘相关蛋白2’,3’-环核苷酸3’-磷酸二酯酶(2’,3’-cyclic-nucleotide 3’-phosphodiesteras,CNP)和MBP的表达,但显著上调了小鼠内侧前额叶皮质(medial prefrontal cortex,m PFC)内CNP和MBP的表达,表明ERMN基因对m PFC这一控制许多高级认知活动的脑区发挥着重要功能。另外,ERMN基因缺失也不影响小鼠海马和初级躯体感觉皮层MBP的表达以及海马内少突胶质前体细胞(oligodendrocyte precursor cell,OPC)的数量。综上所述,本研究发现ERMN基因以一种年龄依赖的方式影响了小鼠的社会互动和学习记忆,使我们对ERMN基因所发挥功能有更进一步的认识,同时加深了我们对髓鞘和少突胶质细胞在中枢神经系统中所发挥功能的了解,并对我们进一步理解髓鞘和少突胶质细胞在自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)、AD以及PTSD等疾病中所发挥的作用有重大帮助并对未来的治疗提供一定的理论支撑。

关键词：少突胶质细胞和髓鞘 ermin 社会互动学习记忆 mPFC

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