【摘 要】
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Notch信号是一种进化保守且能调节多种细胞发育的信号通路,在发育过程中其对细胞间的通讯和细胞命运的决定具有重要意义,也是组织稳态所必需的。Notch的配体（Dll1、3、4和Jag1、2）和受体（Notch1-4）均为跨膜蛋白,经典的Notch激活方式是当膜上的配体与相邻受体结合后会促使受体胞内结构域剪切入核,作为转录共激活子与RBPJ共同激活下游靶基因的转录。大量的研究已表明,Notch信号通
【基金项目】
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国家科技重大专项（2016ZX08006003）； 美国国立卫生研究院（NIH-R01AR071649）；
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Notch信号是一种进化保守且能调节多种细胞发育的信号通路,在发育过程中其对细胞间的通讯和细胞命运的决定具有重要意义,也是组织稳态所必需的。Notch的配体（Dll1、3、4和Jag1、2）和受体（Notch1-4）均为跨膜蛋白,经典的Notch激活方式是当膜上的配体与相邻受体结合后会促使受体胞内结构域剪切入核,作为转录共激活子与RBPJ共同激活下游靶基因的转录。大量的研究已表明,Notch信号通路在早期肌节和四肢骨骼肌的发育过程中均具有重要的作用;在胎儿期,Notch可以调控肌肉干细胞定位到基质膜与肌纤维膜之间形成出生后再生过程所必须的肌卫星细胞（SCs）;而在成年期,Notch调控着肌卫星细胞静息状态的维持、自我更新和分化的平衡。虽然在肌肉发育过程中Notch信号的作用已经明确,但在活体水平具体是来自何种肌肉细胞的哪一种配体主要调控Notch信号及肌肉干细胞功能还不明确。因此本试验首先通过分析肌肉组织和肌肉干细胞数据库解析了5个配体在肌肉中的表达模式以及表达水平,并通过实验验证其表达,确定了Dll1是肌肉发育过程中高表达的配体。接着,通过制备Myo DCre、MLCCre以及Pax7Cre ER驱动的Dll1肌肉细胞特异性敲除鼠,探索来自哪类肌细胞的Dll1对肌肉的发育和再生产生影响。随后,通过成肌细胞及肌纤维培养、活体追踪等实验进一步明确了Dll1对肌肉干细胞命运的调控。最后,探索了在肌肉干细胞中Dll1调控Notch信号的作用方式。获得主要结果如下:1.对已有的肌肉相关测序数据分析显示,在肌肉组织和肌肉干细胞中配体Dll1和Jag1的表达水平较高;在成肌分化过程中Dll1、Jag2和Dll4表达水平显著上升,Jag1变化波动不明显。2.通过cre-loxp系统构建了MLCCre-Dll1(Dll1MLCKO)敲除鼠。分析肌肉显示,肌纤维中敲除Dll1并不影响肌肉的发育;肌纤维中敲除Dll1并不能显著影响肌肉的再生且对SCs的数目无显著调节;跑步测试实验证明肌纤维中敲除Dll1不影响肌肉的运动能力。3.Myo DCre-Dll1(Dll1Myo DKO)敲除鼠在15天左右出先胚胎死亡。肌肉细胞中敲除Dll1导致了严重肌肉发育不良,并且出现肌肉干细胞的严重缺失。进一步研究发现Dll1Myo DKO敲除鼠从E11.5天开始出现肌节和四肢骨骼肌肌肉干细胞的消耗。这一过程伴随着Myo G阳性细胞数比例的瞬时上调。4.Pax7Cre ER-Dll1(Dll1Pax7KO)敲除鼠在出生后诱导Dll1敲除,下调了肌肉重量及肌纤维大小,同时伴随着肌肉干细胞数目的显著下降。出生后敲除Dll1损害了肌肉的再生,且显著下调了再生状态下SCs的数目。成年期注射TMX诱导Dll1在肌肉干细胞中特异性敲除,显著下调了稳态下的SCs数目。在单次CTX损伤后,敲除Dll1并不能显著影响再生,但SCs数目显著下调。CTX诱导多次损伤后,Dll1Pax7KO鼠出现严重的再生缺陷且伴随着SCs大量缺失。5.体内外实验显示,敲除Dll1抑制了肌肉干细胞的自我更新,对成肌细胞的增殖无显著影响,但促进了成肌细胞的分化。6.共培养成肌细胞实验证明,野生鼠成肌细胞与Dll1KO成肌细胞共培养后并不能回补Dll1的作用,且Notch信号无差异。综上所述,在肌肉组织中肌纤维源的Dll1对肌肉干细胞的功能无显著影响,而肌肉干细胞特异的Dll1对其功能的维持是必不可少的。Dll1能够通过调控肌肉干细胞的稳态的维持、自我更新和分化来调控肌肉干细胞库。并且在这一调控过程中Dll1以细胞自主的方式调控自身Notch和细胞功能。
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