神经肌肉接头（NMJ）是运动神经元轴突末端与肌纤维之间的突触连接,负责将神经系统的信号传递给与肌纤维。它的一个重要特征是各种突触蛋白在突触区域高度聚集,尤其是作为神经递质受体的烟碱型乙酰胆碱受体（ACh R）,这样的结构保证了神经信号在运动神经元和肌肉之间快速而可靠的传递。Agrin-LRP4-Mu SK信号通路对NMJ的形成及维持起关键性的作用,其中的凝集蛋白（agrin）、低密度脂蛋白受体相关蛋白4（LRP4）、肌肉特异性酪氨酸激酶（Mu SK）是NMJ形成过程中的关键分子。Agrin通过与LRP4结合并激活受体Mu SK,磷酸化DOK7促使肌纤维膜中ACh R的聚集而发挥作用。已有研究证实,缺乏该信号通路中任何一种分子的突变小鼠均不能形成NMJs而无法存活。在NMJ处ACh R聚集受损将扰乱神经肌肉之间的信息传递,导致重症肌无力（MG）和先天性肌无力综合症等病症的发生。MG是一种累及NMJ的自身免疫性疾病。MG患者表现出典型的自发性眼、四肢肌肉疲劳无力、吞咽困难,严重者可死于呼吸困难。MG主要是由于机体自身产生抗NMJ结构相关蛋白的抗体而引起,虽然ACh R抗体是导致MG的主要病因,但仍有部分患者为ACh R抗体阴性。研究者在抗ACh R抗体阴性的不同患者血清中检测到抗Mu SK抗体,抗LRP4抗体以及抗agrin抗体。然而抗agrin抗体是否直接导致MG尚不清楚。Agrin蛋白是agrin-LRP4-Mu SK信号通路中最早被发现的NMJ形成关键分子。按照其来源不同,可分为两种类型:神经型agrin（N-agrin）和肌肉型agrin（M-agrin）。N-agrin主要由运动神经元合成,经轴索转运后被释放至突触基底层。N-agrin内部其C端的第三个层粘连蛋白样结构域（LG3）中含有8个氨基酸残基（Z8）的剪接插入物,与LRP4胞外的β1结构域特异性结合形成四聚体,激活Mu SK,Mu SK再通过磷酸化DOK7高效介导ACh R聚集及突触后膜分化,促进NMJ的形成。M-agrin由肌肉细胞和其他非神经性细胞分泌,因其LG3结构域上缺乏Z8序列,丧失了激活Mu SK的能力,所以不具备诱导ACh R高效聚集这一功能。在抗ACh R抗体阴性的MG患者体内检测到抗agrin抗体,但究竟是N-agrin抗体还是M-agrin抗体能够促进MG的发生,目前并不清楚。为此,本文第一部分构建了N-agrin和M-agrin原核表达载体,进而表达和纯化了两种agrin蛋白。接下来利用N-agrin和M-agrin分别主动免疫A/J小鼠,并通过检测肌力、NMJ形态和电生理,重复性电刺激等实验,发现主动免疫M-agrin的小鼠没有呈现MG样症状,但免疫N-agrin的小鼠表现出明显的MG样症状。N-agrin主动免疫A/J小鼠的体重和肌肉收缩力下降,m EPP幅度、频率和EPP振幅降低,同时观察到NMJ处ACh R簇碎片化,抗N-agrin抗体处理的C2C12肌肉细胞ACh R簇减少。结果表明抗N-agrin抗体作用于神经肌肉接头,阻碍了agrin-LRP4-Mu SK信号通路的传递,使得神经肌肉接头处的ACh R聚集碎片化,大小、面积以及密度减少,神经肌肉突触传导受损,从而在机制上阐明了抗N-agrin抗体导致MG发病的分子机制。杜氏肌萎缩（DMD）一种X连锁隐性遗传致死性肌病,由肌纤维膜抗肌萎缩蛋白（dystrophin）完全缺失所导致,是进行性肌萎缩中发病率最高的类型之一。DMD病主要表现为对称性的肌无力和萎缩,腓肠肌假性肥大和盆带肌无力为首发症状。肌肉再生能力低是该病的一个重要特征,我们发现杜氏肌萎缩模型mdx小鼠肌肉中agrin表达降低,同时agrin在肌卫星细胞中表达,而肌卫星细胞是肌肉再生的重要来源,为了进一步探索M-agrin在肌肉再生中的作用,因此本文第二部分实验构建了肌肉条件性敲除agrin突变小鼠(HSA-agrinf/f),并利用心脏毒素（CTX）构建肌肉损伤再生模型,发现HSA-agrinf/f小鼠肌肉损伤后新生成肌管显著减少,再生能力降低,肌肉再生过程中肌卫星细胞增殖受到抑制,表明M-agrin在肌肉再生过程中对肌卫星细胞增殖有重要的作用,研究结果为肌萎缩疾病中肌肉再生能力弱的分子机制提供理论依据,也为进一步探索肌萎缩相关疾病的治疗提供新的靶点。