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胎盘是胚胎发育中最早形成的临时性器官,在胚胎发育过程中起着重要的作用。它是母胎循环交汇的场所和枢纽,胎儿通过胎盘从母体吸收营养物质和氧气,同时将代谢产物通过胎盘排出体外。小鼠胎盘的发育过程主要包括以下几个方面：滋养外胚层的分化,尿囊绒毛膜的融合以及母胎交换系统的形成。Sonic hedgehog (Shh)信号通路属于Hedgehog信号家族的一员,作为生成素参与很多器官和组织的形成。Shh信号通路主要由分泌型信号糖蛋白Shh配体、跨膜蛋白受体Ptch和G蛋白偶联磷酸化受体Smo,以及下游的锌指转录因子Gli蛋白组成。在正常情况下,Ptc与Smo结合,并且抑制Smo的活性,一方面转录因子Gli-1和Gli-2被扣留在微管上并且被磷酸化降解,另一方面则而产生大量的抑制形式的Gli-3并且入核,进而抑制下游的靶基因的表达。当Shh与Ptc结合时,则解除了Ptc对Smo的抑制,Smo进入细胞内,释放了活性形式的Gli-1和Gli-2,使其入核,从而激活下游靶基因的表达。Shh信号通路中的核转录因子Gli有三种,分别命名为Gli-1、Gli-2、Gli-3,三种Gli蛋白之间氨基酸序列十分相似,都含有5个高度保守的串联锌指结构以及它们之间的组氨酸-半胱氨酸连接序列。目前认为,Gli-1和Gli-2主要起着转录激活功能,而Gli-3主要起着转录抑制功能。这三种核转录因子存在着相对平衡的状态,共同维持Shh信号通路的转导。目前,关于Shh信号通路是否参与胎盘的形成还属于未知。为此,本课题以Shh信号通路为切入点,首先检测了信号通路中重要分子的在胎盘发育过程中的表达谱,然后利用转基因小鼠研究Shh的功能。最后,利用慢病毒来研究转录因子Gli-2和Gli-3在胎盘发育中的作用。首先,我们利用免疫荧光和免疫组化的技术,检测Shh信号通路中的配体Shh、受体Ptch1和Smo以及转录因子Gli-2和Gli-3在小鼠胎盘发育过程中的表达情况。结果显示,Shh信号通路各信号分子在囊胚时期的滋养外胚层,着床后的蜕膜区,以及尿囊绒毛膜融合后的初期和后期胎盘中的滋养巨细胞层、成胶质细胞层和迷路层都是高表达的。提示Shh信号通路可能参与了整个胎盘的发育过程。其次,在上述的研究基础上,我们利用Shh转基因小鼠研究其在胎盘发育中的功能。我们将Shh舭小鼠交配,在不同时期取材,发现大部分Shh-/-的胎鼠在E11.5-12.5死亡,在E12.0我们对于存活的ShE-/-小鼠的胎盘进行免疫组化、功能实验和电镜观察等方法,发现无论是结构上还是功能上,Shh的敲除极大的影响了小鼠胎盘结构和功能。通过电镜观察到Shh-/-的迷路层中的三层屏障结构虽然存在,但是迷路层中的窦状巨细胞变薄,合体滋养层Ⅰ中异常的空腔增加和合体滋养层Ⅱ中脂质包涵体减少。另外,胎盘转运罗丹明123的运输功能受到极大的减弱。提示Shh的敲除导致胎盘结构和功能上的紊乱,尤其是迷路层的发育,可能也导致了小鼠胎儿的死亡。最后,为了更进一步的明确Shh信号通路中在胎盘发育中所起的重要作用。我们利用慢病毒介导的小鼠胚胎基因操作技术,用Gli-3-shRNA慢病毒——重新激活Shh信号通路感染Shh-/-的囊胚。结果显示Shh-/-的胎儿并没有得到明显的改善,但是Shh-/-的胎盘表型能够被部分的挽救,胎儿面胎盘中大血管明显增加,迷路层血管分支增加,窦状巨细胞层和合体滋养层有所改善,胎盘转运罗丹明123的运输功能也是得到改善。此外,我们还利用Gli-2-shRNA慢病毒感染Shh-/-的囊胚——特异性的在小鼠胎盘上抑制Shh信号通路,观察其胎盘的表型是否与Shh-/-的胎盘表型相似。结果显示与对照组相比受慢病毒感染的Shh-/-的胎儿正常,但是受慢病毒感染的Shh-/-的胎盘表型却与Shh-/-部分相似,尤其是在迷路层的结构改变方面。这就提示Shh信号通路在胎盘发育过程中是必需的,而其中两个重要的转录因子Gli-2和Gli-3都在这个过程中起着重要的作用。综上所述,本课题发现Shh信号通路在小鼠的胎盘发育中起着很重要的作用,这其中与迷路层的血管分支密切相关。而Shh缺失的胎盘表型与临床中的先兆子癫极为相似,提示在Shh信号通路也可能会参与先兆子癫的病理过程,为了解先兆子癫的发病机制提供参考,也为将来的诊疗提供理论基础,具有一定的临床意义。