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研究背景自闭症,癫痫,精神分裂,智力低下,抑郁症等是常见的神经系统疾病,影响着全球众多患者的健康。神经系统相关疾病既会严重影响病人的生活品质和质量,也给社会带来了非常大的经济的压力和负担,已经成为影响我国经济社会可持续发展的重大问题之一。许多疾病相关的基因都表达于神经系统发育过程中并参与到各种细胞生理过程中,如细胞增殖,分化,迁移以及突触形成等。有研究表明与自闭症发生相关基因活跃于大脑早期发育阶段;与癫痫相关的致病基因在大脑神经祖细胞增多以及神经元迁移中起重要作用。通过动物模型研究大脑发育过程中相关调控机制有助于了解人类神经系统的发育、神经类疾病的发生机制,为临床上相关疾病的诊疗提供重要参考。大脑皮层与海马发育相关疾病一直是神经专业领域研究的热门问题。小鼠大脑皮层与海马在机体活动中发挥中重要作用,如认知,情绪,感觉,学习记忆和运动能力等。大脑皮层的神经发生是一个复杂渐进且多步骤的过程,这个过程中是需要在众多基因之间的精准协调下进行完成的。在小鼠大脑皮层与海马的发育过程中,神经干细胞的增殖分裂与分化,新生神经元的迁移与定位以及神经细胞的成熟等会在外源性与内源性因素的综合影响下进行的,其中任何一个过程的异常都会导致大脑结构与功能的紊乱和神经系统疾病的发生。在发育过程中,大脑皮层形成精确的层状化结构及功能实现是需要众多基因在时空上精准的调控,因此对大脑皮层与海马发育的分子机制的研究尤为重要。LGL1是一个表达广泛且进化保守的细胞骨架蛋白。最初发现于果蝇组织中,是一个肿瘤抑制基因,是上皮细胞极性建立及细胞不对称分裂的重要调控因子。日益增多的科学研究发现该基因在组织发育过程中起着指导性的作用。该基因失活会引起LGL1蛋白参与调控的细胞骨架发生紊乱从而导致了幼虫视觉中枢的肿瘤转化以及成虫盘肿瘤发生。这些研究提示了 Lgl1对于果蝇神经系统的形态发生和功能的实现发挥了重要的作用。2004年,Klezovitch等人利用More-Cre将Lgl1敲除发现新生小鼠出生后24h内死亡,并伴随有严重的脑积水。以上的研究提示了在小鼠神经系统发育过程中Lgl1基因起着非常关键的作用。大脑皮层以及海马的发育一直要持续到出生后才能完成,Lgl1基因早期广泛敲除小鼠的出生后死亡阻碍了 Lgl1在大脑皮及海马发育中的作用与功能的深入研究。鉴于此,本研究提出如下拟解决的科学问题。拟解决的科学问题拟解决的科学问题为:（1）探究Lgl1在小鼠大脑皮层发育中的作用;（2）研究Lgl1在小鼠海马发育中的作用;（3）研究Lgl1在小鼠认知行为中的作用。研究方案以及取得的成果由于先前研究中所用的More-Cre表达时间过早（E5.5）,且在整个胚体组织（Epiblast）中都有表达,导致Lgl1基因敲除小鼠出生后24h以内就死亡。为了研究Lgl1基因在小鼠大脑皮层与海马发育以及成体中的功能研究,于是本论文采用主要在端脑背侧的大脑皮层和海马中表达,且表达时间稍晚（E10.5）的Emxl-Cre转基因工具小鼠来制作Lgl1基因在大脑皮层与海马中条件性敲除的小鼠,即 Lgl1Emx1 CKO 小鼠。本论文首先研究了在大脑皮层和海马发育中LGL1的表达情况进行分析研究,在此基础上进一步分析研究了 LGL1在大脑皮层与海马发育中对神经祖细胞的增殖分化以及神经元迁移的影响,并探讨了Lgl1基因在小鼠大脑皮层和海马发育过程中的生物学功能及其分子化制。最后,利用行为学实验对Lgl1Emx1 CKO小鼠学习记忆能力以及焦虑相关行为变化进行了检测分析。本论文研究发现在大脑皮层发育过程中,Lgl1基因的缺失会导致小鼠在胚胎期与出生后形成畸形的大脑皮层,包括变薄但层状结构排布相对正常的皮质和皮质下异位的带状细胞团,大脑皮层的脑室区的放射状胶质细胞间粘附连接破坏,靠近脑室区的放射状胶质细胞顶端纤维状突起的不规则分布造成了神经细胞迁移骨架的紊乱进而导致了神经元迁移失败,引起皮质下带状异位细胞团的形成,这与人的皮质发育畸形（双皮质）相似,Lgl1Emx1 CKO小鼠是一个很好的研究大脑皮层畸形的动物模型。在海马发育过程中,Lgl1基因缺失后会造成海马原基中神经前体细胞过度增殖,海马神经元的分化减少,细胞凋亡水平上升,海马神经元数目不足以及神经元迁移的失败,导致海马发育畸形。Lgl1Emx1 CKO小鼠大脑皮层与海马发育的严重畸形也造成了小鼠认知与学习记忆能力的改变。在水迷宫测试中,Lgl1基因条件性敲除小鼠的运动协调能力没有改变,但是其学习效率不如野生型小鼠（wildtype,WT）效率高,空间定位记忆能力严重下降。在小鼠条件性恐惧记忆测试中,Lgl1 Emx1 CKO小鼠条件性记忆的获取和巩固能力均低于WT小鼠。在高架十字迷宫试验和旷场试验行为学测试中,与WT小鼠相比Lgl1Emx1 CKO小鼠表现出低水平的焦虑样行为。本论文的研究结果标明在小鼠大脑皮层和海马的发育及的形成以及功能发挥中Lgl1基因有着非常重要的作用。研究意义本论文的研究结果显示Lgl1基因在大脑皮层和海马的发育过程及功能的实现中有着不可或缺的作用。通过本研究,可使人们从分子和细胞水平上全面了解Lgl1调节神经系统发育的机制,为进一步丰富哺乳动物神经系统发育提供理论依据。本论文中所制作的大脑皮层与海马中Lgl1基因特异性敲除小鼠可以用于研究神经系统相关疾病的很好的动物模型,这将为临床诊疗提供一定的参考,有着重要的理论和实际意义。