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哺乳动物神经系统的细胞类型多且复杂,细胞间普遍存在异质性,神经系统是机体内占主导地位的功能调节系统,只有彻底了解神经系统的细胞类型及其分子机制,才能更好地研究神经系统的功能和神经系统相关疾病的发生。单细胞转录组学的出现为研究细胞间异质性提供便利,它主要以无偏见的方式获取单个细胞的信息,使得我们对组织的研究不再是获取混合细胞群的信息。本实验室前期工作发现成年小鼠第四脑室存在静息态干细胞,并且损伤第四脑室周围组织后,干性细胞会被激活,因此本课题对小鼠第四脑室展开研究,研究结果如下:(1)构建出血性脑损伤(ICH)小鼠。通过立体定位仪在小鼠脑部,距前囟点往后5.88-6.5mm,往右0.5-0.55mm的位置注射取自小鼠尾部的自体血,采取二次注血的方式,在进针3.4-3.5mm时以2μl/min的速度注射10ul,注射完停留5min,再进针至3.75-3.95mm以2μl/min的速度注射20ul。将损伤后的小鼠取脑观察血液位置,结果显示注射的血液散布在第四脑室周围,说明这个立体定位的参数是准确的,ICH模型小鼠建立成功。(2)选择ICH模型小鼠在损伤6h和24h两个时间段进行取样。对27只ICH模型小鼠进行神经行为评估,在小鼠损伤6h时采用Longa 5分制法和改良的Garcia JH评分法进行评估,将在Longa 5分制法评为1分以上、改良的Garcia JH评分法评为13分以下的小鼠用于神经评级及后续实验,总共剔除了9只评分不合格损伤小鼠。结合神经行为评估(6h-7d)和3只模型小鼠脑片的TUNEL细胞凋亡检测(6h-72h)数据,统计发现ICH模型小鼠在损伤12h后修复系统开始运作,在损伤24h后修复速度逐渐减缓,小鼠逐渐趋于轻度行为障碍,并逐渐恢复正常状态。(3)基于5例样本(对照组、损伤6h的损伤侧和未损伤侧、损伤24h的损伤侧和未损伤侧)的单细胞核转录组数据,通过无监督降维聚类,将对照组样本聚类成28个clusters、损伤6h的损伤侧样本有18个clusters、损伤6h的未损伤侧样本有21个clusters,损伤24h的损伤侧样本有20个clusters、损伤6h的未损伤侧样本有23个clusters。(4)基于对照组样本的聚类结果,通过自动化注释、marker基因比对以及GO/KEGG富集分析,构建了小鼠第四脑室周围区域的细胞图谱。其中神经元包括了ⅠA型螺旋神经节神经元(15.97%)、ⅠC型螺旋神经节神经元(5.01%)和Ⅱ型螺旋神经节神经元(11.82%),典型的中间神经元(13%)、GABA能中间神经元(吊灯样细胞,0.56%)、跨层中间神经元(马尔提诺蒂氏细胞,3.35%),GABA能神经元(2.77%)、浦肯野细胞(1.32%)。内皮细胞(0.6%)。胶质细胞包括了星型胶质细胞(1.76%)、呈现放射状的星型胶质细胞(伯格曼胶质细胞,2.53%)、成熟少突胶质细胞(9.28%)、少突胶质前体细胞(1.95%)、小胶质细胞(1.46%)、室管膜细胞(0.23%)、脉络丛上皮细胞(0.74%)以及嗅鞘胶质细胞(0.63%)。神经干细胞包括神经母细胞(0.95%)和静息态神经干细胞(9.18%)。(5)通过神经元亚群分析,发现颗粒神经元亚群中有1个亚细胞群可能是发育早期细胞;3个ⅠA型螺旋神经节神经元亚群中,有Ecel1特异性亚群(1A-sgn2)和Ccbe1特异性亚群(1A-sgn3);3个ⅠC型螺旋神经节神经元亚群中,有Cpne4和Ebf2特异性亚群(1C-sgn 1)以及Fam107b特异性亚群(1C-sgn3);3个II型螺旋神经节神经元亚群均有特异性表达基因,Rpl7a-ps3、Gm10036以及Rpl39l仅在2-sgn 1中表达,Ntrk3在2-sgn 2中高表达并且仅在此亚群中表达,Col27a1仅在2-sgn 3中表达;中间神经元具有2个特异性明显的亚群,有Nfia、St18、Nfib和Satb1特异性亚群(Inter-1),Gulp1、Foxo1、Sema3c和Casz1特异性亚群(Inter-2);3个浦肯野细胞亚群中,具有Fgf7特异性亚群(Purk 1),Eln特异性亚群(Purk 2),以及Rmst、Plce1和Cacna1e特异性亚群(Purk 3)。(6)通过胶质细胞亚群分析,2个少突胶质细胞亚群中,具有Mirg、Hs3st4特异性表达亚群(oligo 1);2个星形胶质细胞亚群中,具有Slc6a5特异性(Astro1)以及Baiap3、Col25a1、Gm2824和Sst特异性亚群(Astro 2);3个伯格曼胶质细胞亚群中,具有Plch1、Chst9和Adamts16特异性(Berg 1)以及0610040J01Rik特异性(Berg 2)。(7)通过损伤6h的2例样本整合分析,结果显示损伤小鼠在损伤6h时,小鼠损伤严重,其第四脑室两侧均受到显著影响;通过损伤24h的2例样本整合分析,初步认为损伤小鼠在损伤24h后,未损伤侧的细胞恢复较快,从而快速产生了新细胞来修复损伤;通过对照组和实验组的损伤侧样本整合分析,结果显示小鼠第四脑室周围组织受到损伤后,其第四脑室周围组织的细胞可能会产生保护机制,快速产生新细胞以填补缺失的细胞。综上所述,本论文完成了小鼠第四脑室损伤模型的建立和小鼠第四脑室周围区域的细胞图谱的构建,初步分析了损伤样本的细胞变化,为研究第四脑室的功能和相关疾病提供依据。