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Noggin作为胚胎发育的重要基因，在种属间高度保守。人的noggin基因定位于染色体17q22，大鼠与小鼠的noggin基因定位于染色体11，编码产物均为26kD的分泌蛋白。研究证实noggin基因的神经诱导功能主要是通过拮抗骨形成蛋白4(bone morphogenetic protein-4,BMP4)的作用实现的。Valenzuela等发现，noggin基因亦表达于成年哺乳动物的中枢神经系统(central nervous system,CNS)。对另一BMP4的拮抗蛋白chordin的研究表明，在神经管关闭后的胚胎期、生后及成年的CNS,chordin均有广泛表达，提示在胚胎期神经发生中起重要作用的蛋白可能在生后及成年CNS的发育中亦有重要作用。目前对于noggin与BMP4在生后CNS的表达及其功能研究缺乏相关报道。 本文应用核酸分子原位杂交(ISHH)与逆转录PCR(RT-PCR)技术研究noggin基因与BMP4基因在大鼠CNS发育中的表达及在NMDA致兴奋性毒性脑损伤大鼠海马中的表达。继而运用反义寡核苷酸技术结合BrdU(bromodeoxyuridine,BrdU)标记、免疫细胞化学(immunocytochemistry,ICC)等方法探讨二者对成年大鼠海马神经发生的影响。采用Morris水迷宫(Morris water maze,WMW)训练及LTP(long term potentiation,LTP)记录探讨noggin与BMP4在海马的表达与学习记忆的相关性。主要结果如下： 1．ISHH技术研究noggin mRNA在大鼠CNS的发育学表达 ISHH结果显示，在胚胎期(E16)大鼠，noggin mRNA阳性细胞主要位于大脑皮质、海马、小脑皮质、丘脑与下丘脑的部分核团。新生期(P1-P2)大鼠，noggin在大脑皮质与海马的表达均降低，而在丘脑与延脑的表达增强；生后一周(P1W)noggin mRNA在脑内的表达明显降低，而生后二周o 切oggin在脑内的表达开始升高，在大脑皮质与海马升高尤为明显。生后 1月o），noggin表达继续升高，在额叶皮质、顶叶皮质、扣带皮质、梨状皮质及海马的齿回可检测到强阳性信号，而在丘脑的侧核、网状核、腹内侧核与腹外侧核可见中等强度的阳性信号。此外，在下丘脑的室旁核和视上核亦可见密集深染的阳性神经元。生后3月（PsM，noggin阳性细胞在脑内的表达开始降低，生后 18月①18M），noggin表达降至最低，仅见散在的阳性神经元。此外，在不同发育期大鼠的脊髓亦未观察到有noggin InKNA阳性细胞。以上结果提示 noggin参与生后 CNS的发育。 2．ISHH技术研究 BW4 WA在大鼠 CNS的发育学表达 研究表明，在 EI6，BMP4 InRNA主要在小脑与嗅球呈强阳性表达。在 P 12大鼠，BMP4 InRNA在延脑的舌下神经核呈强阳性信号，在三叉神经脊束核、脊髓小脑束可见部分BMP4 111．－－rearA阳性细胞。在门 大鼠，额叶皮层、枕叶皮层与海马的前下托可见较强的阳性信号。生后 1月（PI，。海马与皮层BNrp4的表达达到生后的峰值。此时BMP4在额叶皮层与杏仁周皮质呈强阳性表达。生后3月伊3M＞BMP4在大鼠CNS有广泛表达，其中在海马、额叶皮层、杏仁周皮质、丘脑侧核与下丘脑的室旁核均可见强阳性信号，而生后 18月四 sap大鼠的皮质、海马、丘脑、下丘脑仍可见一定数目的阳性神经元。以上结果提示BMP4对新生期和成年期CNS的发育起重要作用。 3．RTPCR技术半定量分析不同发育年龄大鼠前皮质与海马内 nogginInRNA与 BMP4 tTllLrvA的表达 RTFCR结果表明在大鼠前皮质，noggin ITllirvA的表达在N 明显降低，BMP4 mRNA在刊、P3M呈高表达。而在大鼠海马，noggin mRNA的表达在胚胎期四、E16）表达最高，随着发育的进行逐渐降低；BMP4一在不同发育阶段大鼠海马内的表达模式和 noggin相反，即在胚胎期及新生期呈弱阳性表达，生后一周表达开始升高，生后2周明显升高，并维持这一较高水平，在生后18月大鼠仍维持较高的水平。 4 反义寡核着酸封闭内源性noggsn基因的表达对成年海马神经发生 ·Vlll· 的影响 注射反义寡核苦酸后，成年大鼠海马内 noggin mRNA阳性细胞数明显 降低，而BMP4 InKNA阳性细胞数无明显变化，同时大鼠海马齿回及齿四 颗粒下区的BrdU阳性细胞数均较正常对照组明显降低，提示noggin基因 转录受抑制可降低海马神经前体细胞的增殖。封闭内源性noggin基因表达 后，海马齿口 GFAP和 SI 00免疫反应阳性细胞数均较对照组显著增加， 提示noggin参与调节海马内神经干细胞向神经胶质细胞形成和神经元形 成的平衡。同时观察到封闭内源性noggin基因表达后，室下区GFAP与 SI 00免疫反应细胞数增加，这与 lvarez对室下区的研究结果是一致的。 5 No韶in基因在成年海马的表达及与学习记忆的相关性 Moms水迷宫训练能够明显增加成年海马内noggin ml；LNA阳性细胞 数，而对BMP4 mRNA阳性细胞数无显著影响。侧脑室注射noggin反义 寡核着酸能够明显抑制学习训练引起的海马内 noggin InKNA阳性细胞数 的增多效应，使大鼠出现空间记忆障碍，同时水迷宫训练引起的海马齿回