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中枢神经系统中,5-HT神经环路是最重要的神经环路之一。这些源自缝核发出的神经轴突是由于释放神经递质5-HT(5-hydroxytryptamine),被称之为5-HT神经轴突。5-HT神经环路调控许多重要的神经功能,如性取向,镇痛机制以及情绪控制等。然而,5-HT神经环路发育中神经轴突投射的分子机理一直未被完全阐明。我们以前的研究证明Shh(Sonic hedgehog)-Ptch1(Patched 1)-Smo(Smoonthened)信号通路在三维空间中排斥性调控下行5-HT神经轴突在脊髓中的精确投射。但是,Shh是否调控上行5-HT神经轴突向脑区的投射及调控投射的分子机理尚不清楚。此研究中,我们通过in vitro,ex vivo和in vivo的实验实验方法证明,Shh-Ptch1-Smo信号通路通过吸引性轴突导向作用调控上行5-HT神经轴突向脑区投射。研究目标:研究Shh调控上行5-HT神经轴突导向的分子机制。研究方法:(1)用in situ和Western blot的方法检测Shh在E12天胚胎小鼠的脑干组织中沿上行5-HT神经轴突投射路径的表达梯度。(2)用免疫荧光染色的方法检测Shh信号通路分子Ptch1和Smo在上行5-HT神经元中的表达情况,证实Shh信号通路参与调控上行5-HT神经轴突导向过程。(3)使用Dunn chamber assay体外培养检测Shh发挥吸引性作用调控上行5-HT神经轴突投射。(4)使用ex vivo,in vivo实验方法检测Ptch1和Smo是Shh信号通路调控上行5-HT神经轴突投射所必须的关键信号传递分子。实验结果:(1)Shh在脑干组织中沿尾端(R4)到头端(中脑)的方向呈逐渐增强的表达趋势。(2)Ptch1和Smo表达在上行5-HT神经元的胞体和轴突上。(3)Shh通过Ptch1和Smo发挥吸引性作用调控上行5-HT神经轴突导向。(4)Ptch1和Smo是Shh信号通路调控上行5-HT神经轴突投射所需的关键分子。结论:1.Shh结合受体Ptch1和Smo发挥吸引性轴突导向作用调控上行5-HT神经轴突向脑区投射。2.Shh是一类在头端-尾端方向双向调控5-HT神经轴突投射的轴突导向因子。