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乳腺是小鼠全身组织中唯一一个主要在出生后生长发育的器官,呈现一个树状的导管结构。小鼠的乳腺上皮由内侧的腔上皮层和外侧伸缩性的肌上皮层组成。阐明调控肌上皮和腔上皮层细胞状态平衡的机理有利于深入了解乳腺发育的过程。Numb在进化上保守,哺乳动物中包括两个同源蛋白:Numb和Numblike (Numbl)。Numb和Numbl有时功能冗余,有时功能不尽相同。Numb是Notch信号通路的抑制因子,而Notch信号通路对乳腺干细胞(MaSC)的自我更新和腔上皮细胞的分化有着很重要的作用。然而,Numb和Numbl在乳腺发育和泌乳中的功能仍未揭示清楚。本研究利用Numb和Numbl敲除小鼠结合体外细胞系培养,系统探究Numb和Numbl在乳腺发育和泌乳过程中的功能。本研究采用流式细胞分选和定量PCR技术检测到Numb和Numbl富集于乳腺的肌上皮层,并且在怀孕后期表达水平达到最高。敲除Numb和Numbl显著抑制乳腺导管分支,同时导致肌上皮细胞减少,腔上皮细胞增多,表明Numb和Numbl在维持乳腺腔上皮和肌上皮平衡中发挥重要作用。在分子机制上,这种表型与Notch信号通路的过度激活有关。同时,敲除Numb和Numbl导致p53和p21的表达水平受到抑制,细胞周期蛋白Cyclin D1表达水平升高,从而引起腔上皮细胞增殖加快。抑制Numb和Numbl还会促进上皮——间质转化(EMT)作用的发生,体外过表达Numbl会抑制细胞移动,表明Numb和Numbl在维持上皮细胞和间质细胞平衡中发挥重要作用。本研究还发现Numbl敲除母鼠不能正常泌乳,导致刚出生的小鼠因饥饿而死亡。进而检测到怀孕后期Numbl敲除母鼠的腺泡结构异常增大,肌上皮细胞失去弹性,管腔内还会出现圆形的凋亡细胞。本研究利用免疫组化、免疫荧光染色和定量PCR的方法检测到Numb和Numbli敲除后,在怀孕后期STAT5和PRLR通路都并未被激活,而STAT3信号通路被异常激活。在怀孕后期Numb和Numbl敲除母鼠的乳腺腺泡中,p63的表达水平升高,Notch信号通路激活。此外,本研究还利用MMTV-PyVT乳腺癌小鼠模型,发现敲除Numbl会抑制乳腺癌的肺转移。综上所述,本研究证实在青春期,Numb和Numbl通过Notch信号通路和p53-p21来调控乳腺肌上皮层细胞和腔上皮层细胞状态的平衡。在怀孕后期,Numb和Numbl:抑制Notch信号通路激活,维持p63在肌上皮细胞中的稳定性,激活泌乳作用所必需的STAT5信号通路和抑制STAT3信号通路。本研究揭示出Numb和Numbl在调控肌上皮细胞命运、维持上皮细胞特性和促进泌乳作用中的重要性,丰富了乳腺发育和泌乳作用的调控网络,可以为乳腺疾病和乳腺癌的治疗和药物设计提供理论基础和科学依据。