论文总字数：26654字

摘 要

端脑是脊椎动物脑结构中最重要的部分，其发育过程中涉及的分子机制在神经发育领域占有极为重要的地位。端脑发育过程主要包括模式形成和区域化两大事件，其中模式形成主要受到发生于胚胎发育早期的信号中心的调控，四个信号中心分别为前端神经嵴（ANR）、皮质边缘（Cortical Hem）、皮质与皮质下交界（PSB）和腹侧组织中心，共同调控A-P轴和D-V 轴向的建立；区域化过程实质为端脑复杂功能区的建立过程，共有四个功能区，分别为视觉区、听觉区、运动区和躯体感觉区，这些功能区的划分主要受到区域化相关因子的调控。这些功能区均位于端脑皮质中，端脑从方位上常被人分为腹侧端脑以及背侧端脑，皮质位于端脑背侧，具有特征性的六层板层结构，由基底核原基GE产生的GABA能中间神经元以及在SVZ区产生的兴奋性神经元的迁移形成。在此过程中，端脑发育相关特异性转录因子Foxg1发挥着重要作用，且大量研究证明该转录因子与癫痫有着十分密切的联系，且在端脑模式形成及区域化过程中发挥重要调控作用，为了探究腹侧端脑边界处缺失Foxg1对于背侧端脑早期发育的影响，我们选取了Dbx1-Cre工具小鼠，采用条件性基因敲除策略对腹侧端脑POA和PSB处Foxg1进行敲除，制作腹侧端脑边界Foxg1缺失模型，并观察信号中心、区域化相关因子的改变，发现anti-Hem和腹侧组织中心均产生了改变，区域化相关因子的区域变化也印证了区域化异常的结果，可能与背侧端脑发育异常相关，进而探究背侧端脑早期发育与Foxg1的关系。

关键词：Foxg1， 信号中心，模式形成， 区域化

The Influence of Foxg1 from Ventral Telencephalon on Early Development of Dorsal Telencephalon

Abstract

Telencephalon is the main component of vertebrate brain, and the molecular mechanism occupies an important position in telencephalon development. During this period, there are two core events, patterning and arealization. There are 4 patterning centers involve in regulating patterning of telencephalon, Anterior Neural Ridge (ANR), Cortical Hem, Pallium and Subpallium Boundary (PSB) and Ventral Organizer, separately. All four patterning centers are related to the development of Anterior-Posterior axes and Dorsal-Ventral axis. Arealization is a process of functional division, and divide cortex into four ‘primary’ areas: primary visual (V1), somatosensory (S1), and auditory (A1) and motor (M1) areas. This process is regulated by regionalized correlation factor. We always divide telencephalon into dorsal and ventral part.  Six-layered neocortex locates in dorsal telencephalon, and formed by the migration of interneurons arising in the ganglionic eminence (GE) and inhibitory neurons arising in SVZ. During this process, brain developmental specific transcription factors Foxg1 related to epilepsy interlock with patterning and arealization. In order to find out the relationship between Foxg1 from Ventral Telencephalon and Early Development of Dorsal Telencephalon, we build up Dbx1-cre/Foxg1 model. In the Dbx1-cre/Foxg1 line, anti-Hem moves down and Ventral Organizer expends. Arealization also influenced and all these results may relevant to the disorganization in Dorsal Telencephalon. After what we can move further in the function of Foxg1.

Key words: Foxg1, patterning center, patterning, arealization

目 录

摘要 I

Abstract II

1 绪论 1

1. 1引言 1

1.2端脑胚胎发育 1

1.3端脑模式形成中心 2

1.4背侧端脑早期模式形成 2

1.5端脑发育相关特异性转录因子Foxg1 3

2 材料与方法 4

2.1实验材料 4

2.1.1实验动物 4

2.1.2实验仪器 5

2.1.3溶液配制 5

2.2实验方法 8

2.2.1交配与繁殖 8

2.2.2基因型鉴定 8

2.2.3组织收取及切片 9

2.2.4cDNA合成 10

2.2.5RNA探针制备 10

2.2.6组织原位杂交 13

2.2.7免疫荧光 14

3 实验结果 14

3.1Foxg1在腹侧端脑边界的特异性敲除 14

3.1.1Foxg1腹侧端脑边界条件性敲除模型的制备 14

3.1.2 Foxg1在腹侧端脑的敲除效率 15

3.2小鼠腹侧端脑结构变化影响 16

3.2.1新皮质板层结构异常 16

3.2.2区域化变化 17

3.3胚胎发育早期端脑信号中心的改变 18

4 讨论 22

参考文献 23

致谢 26

1 绪论

1. 1引言

脊椎动物具有结构复杂的中枢神经系统，其功能的实现主要依赖于神经元间的相互作用，这种相互作用的建立依赖于多种基因以及环境的相互作用^［4］。在胚胎发育过程中，外胚层增厚形成神经板，神经板折叠闭合形成神经管^［3，14］，以前端神经管为基础发育成为端脑、间脑、小脑和脑干。其中，端脑是脊椎动物中枢神经系统重要的组成部分，包括控制躯体感觉、运动等的多种中枢，端脑具有高度保守的皮质结构，分为原皮质、新皮质和旧皮质三部分，新皮质中存在特异性的板层结构，且在切线方向上具有多个由特异性的细胞构筑的功能区，实现对个体生理功能的控制。这些区域以及结构模式的形成，在脊椎动物的进化过程中高度保守，由四个主要的信号中心调控，从胚胎发育早期一直延续至晚期。

1.2端脑胚胎发育

整个端脑发育过程遵循特定的时间空间顺序，在由信号中心产生的多种信号的调控下，有序的进行迁移、定位、增殖以及分化的过程，形成相关功能结构。在不同的时间节点，小鼠的胚胎发育存在固定的进程。小鼠的妊娠期为19天，在E7.5天，三胚层界限明确，外胚层增厚形成神经板，细胞排列紧密；在E9.5天，神经管管孔封闭，脑泡开始形成，但脑泡壁薄且五个脑泡未完全成型；E11.5天，小鼠胚胎中五个脑泡完全建立，其中我们主要关注的是端脑，此时端脑脑泡细胞层数增加，开始形成脉络丛结构；当胚胎发育进程到达E13.5天，端脑泡开始扩大形成两个脑半球，纹状体原基以及Hem原基出现，且分层明显；E15.5天时，端脑中神经细胞开始迁移，形成新皮质，脉络丛开始复杂化；在E17.5天，端脑皮质开始板层化，同时纹状体增大进而填充侧脑室，此时Hem中齿状回已清晰可见，已具备成年小鼠脑部基本形态；到出生前，即E18.5的特征时期，通过手术分离的胚胎已经能够成活，具备出生后小鼠的生理功能。

在小鼠大脑皮质发育的过程中，神经元迁移是端脑皮质结构的正确构筑乃至模式形成的重要进程，主要分为两种方式，分别为切线迁移和放射状迁移。其中放射状迁移主要发生在兴奋性神经元中，使皮质发育呈现由内及外的特点，同时在时间与分布上，早期发生的神经元位于深层，而晚期产生的神经元逐层向外排列。切线迁移则主要发生在中间神经元中，已有报道证实，大多数皮质中间神经元产生于腹侧端脑，包括MGE、LGE和CGE，通过深层以及浅层两条切线迁移路径到达皮质，值得注意的是，中间神经元在迁移过程中经过脑室区（VZ）视管膜下区（SVZ）到达下皮质板（Cortical Plate）后，会产生相对复杂的迁移路径，即在切线迁移后，通再过放射状迁移到达其定位的板层。在整个神经元迁移过程中，一些基因起到了关键性的调控作用，包括Reelin以及Cdk5等。

1.3端脑模式形成中心

对端脑模式形成产生调控作用的四个信号中心分别为前端神经嵴（ANR）、皮质边缘（Cortical Hem）、皮质与皮质下交界（PSB）和腹侧组织中心。其共同特征为通过转录因子的梯度表达，对端脑轴向建立、模式形成以及区域化产生影响。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：26654字