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研究背景:钙敏感受体(CaSR)属于细胞膜表面鸟嘌呤核苷酸调节蛋白(G蛋白)偶联受体(GPCRs),广泛表达在调节钙平衡的组织器官中,维持机体的钙稳态。CaSR也在中枢神经系统大部分脑区表达,并具有调节神经元突起生长和少突胶质细胞分化等功能。本实验室前期研究证实CaSR基因敲除(CaSR-/-)小鼠存在高钙、高甲状旁腺素血症,并在出生后的发育过程中出现脑内神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞分化、成熟障碍等表型。为了排除了体内高钙、高甲状旁腺素血症的干扰,进一步探讨CaSR基因缺失所导致的小鼠脑发育障碍的确切机制,我们分离CaSR+/+和CaSR-/-新生小鼠室管膜下区(SVZ)的神经干细胞(NSCs)进行体外培养,研究CaSR基因缺失对NSCs增殖、凋亡、迁移和分化的影响及机制。研究方法和内容:(1)应用神经球检测法测定CaSR+/+和CaSR-/-NSCs自我更新能力;(2)采用BrdU掺入法测定不同的细胞外钙浓度( [Ca2+]0 )下,两种基因型的NSCs增殖能力;(3)通过Hoechst染色和TUNEL法观察NSCs在该过程中的凋亡情况;(4)检测神经干细胞球贴壁后放射状迁移的距离,从而比较两种基因型的NSCs迁移能力;(5)1%胎牛血清诱导NSCs分化6天、10天后,应用免疫细胞化学方法测定两种基因型的神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞形态和数量的变化;(6)Western blot检测CaSR缺失对NSCs增殖和分化过程中ERK1/2、JNK磷酸化水平的影响。结果:(1)在基础状态1mM [Ca2+]0下,CaSR+/+组与CaSR-/-组NSCs自我更新及增殖能力无差异。(2)在生理范围[Ca2+]0 (1-3 mM)内,随着[Ca2+]0升高,CaSR促进NSCs增殖,抑制凋亡,促进NSCs存活;当[Ca2+]0超过生理范围时( 5 mM ),CaSR促进NSCs增殖、抑制NSCs凋亡的作用减弱。在NSCs增殖过程中,CaSR+/+组ERK1/2的磷酸化水平高于CaSR-/-组。(3)CaSR基因缺失明显抑制NSCs迁移。(4)CaSR基因缺失延迟NSCs向神经元、星型胶质细胞和少突胶质细胞分化,并抑制神经元和少突胶质细胞突起的生长。(5)NSCs分化2、6天时CaSR+/+组ERK1/2磷酸化水平比CaSR-/-组高,但第10天CaSR-/-组ERK1/2磷酸化水平较CaSR+/+组高。在上述时间点,两种基因型NSCs的JNK磷酸化水平无明显差异。结论:上述结果提示了CaSR参与调控离体NSCs增殖、凋亡、迁移和分化等基本生物学特性,并通过ERK1/2信号通路调节NSCs增殖和分化过程。