生物物理所王晓群课题组发现Cajal-Retzius细胞在reeler小鼠皮层中早期的发育和功能变化

  • 生物物理所教育处 (中国科学院生物物理研究所)
  • 创建于 2018-11-07
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  2018年10月12日,国际神经科学经典传统杂志《Cerebral Cortex》在线发表了王晓群课题组与同济大学沈沁课题组合作完成的研究论文,题为“Morphological and Physiological Characteristics of Ebf2-EGFP-Expressing Cajal-Retzius Cells in Developing Mouse Neocortex”。该工作发现了在Cajal-Retzius(以下简称CR)细胞的重要分泌和调控分子Reelin缺失的情况下,CR细胞的发育并未受到影响,而其轴突的分布结构和接收到的突触前输入强度在受到了极大的影响。

  CR细胞早在上个世纪初就已经被著名的神经学家RamónyCajal以及Retzius发现,是大脑皮层中出现的最早的细胞类型之一。在数十年的研究过程中,CR细胞被充分证实了与皮层的发育以及皮层内神经元的迁移都有着密不可分的关系。由于相关工具的缺乏,CR细胞的发育和功能变化的研究一直未能深入,同时关于CR细胞在皮层内轴突和树突的分层模式,以及CR细胞接收的输入在空间和时间上的变化的研究都留有很多问号。

  我们首先利用Ebf2-EGFP转基因小鼠来标记CR细胞,通过实验室自己开发的神经元3D重构软件系统,对CR细胞做了单细胞分辨率的多个时间点的3D细胞形态重构,发现了CR细胞的轴突树突在大脑皮层内的分布有着特殊的方向并且占据着特殊的位置,在前人的研究基础上更为精细和准确的描绘了CR细胞轴突分布的模式。我们进一步利用双光子显微镜uncaging实验,对CR细胞的一小段轴突或树突进行了药理学的实验,发现Ebf2阳性的CR细胞只接收不同层的GABA能的输入,证明了CR细胞参与了早期皮层内GABA能神经元的微环路的形成。此外,结合Reeler小鼠,在发现重要分子Reelin缺失的情况下,CR细胞本身的发育不会受到影响,而其树突轴突的分布位置,以及对微环路形成的调控受到了极大的损害。最后,我们系统的研究也揭示了CR细胞接受的突触前输入在空间和时间上变化的趋势, 补充了领域内早期微环路研究中缺失的重要信息,进一步完善了在皮层发育过程中CR细胞分布在空间和时间上变化的趋势,以及CR细胞在早期微环路形成中的重要作用和分子调控机制。 这些结果对未来关于这一历史悠久却又神秘细胞的进一步研究提供了方向和理论基础。

  图示:CR细胞的三维重构,CR细胞的双光子uncaging实验以及在Reelin缺失下CR细胞的分布特性

  该工作由中国科学院大学博士生导师,生物物理研究所王晓群研究员课题组与上海同济大学沈沁课题组合作完成。我所王晓群研究员,吴倩研究员,孙乐副研究员以及上海同济大学沈沁研究员为本文的共同通讯作者,王晓群课题组的孙乐副研究员以及博士研究生陈睿国为本文的第一作者。该研究得到国家科技部、自然科学基金委和中国科学院的项目支持。

  文章链接:https://academic.oup.com/cercor/advance-article/doi/10.1093/cercor/bhy265/5126802

 

责任编辑:黄巧