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本文主要从以下几个部分展开论述: 第一部分 神经元通过释放含miR-132的外泌体调节脑血管完整性 大脑是机体感觉和行为的中枢,占机体重量的2%,消耗着20%的能量。为了保证大脑能量的高效供给和脑内微环境的稳态,脑血管网络高度复杂,同时脑血管内皮细胞通过连接蛋白彼此紧密相连,并与周细胞和星形胶质细胞相互作用形成了特殊的屏障系统,即血脑屏障。脑血管的完整性对于神经系统的发育和功能极为重要。已有研究揭示了参与脑血管完整性建立和维持的多种分子和信号通路,然而受限于神经-血管相互作用的复杂性,神经系统对脑血管完整性的调节知之甚少。在本博士研究工作中,利用活体斑马鱼和培养的哺乳动物细胞发现,高表达miR-132的神经元能够通过释放含有miR-132的外泌体,调节脑血管的完整性。全身性或神经元特异性miR-132的下调导致对脑血管完整性极为重要的粘附连接蛋白VE-cadherin(又称Cdh5)的表达显著下降,并导致脑血管完整性的破坏。进一步地,发现神经元能够释放含有miR-132的外泌体进入血管内皮细胞,调节血管内皮细胞miR-132的水平;而血管内皮细胞中miR-132的下降也可导致血管完整性的破坏。抑制外泌体的分泌导致脑血管完整的破坏,同时血管内皮细胞miR-132水平显著下降。分子机制上,发现斑马鱼eukaryoticelongation factor2kinase(eef2k)是miR-132的直接下游靶基因,并介导了miR-132对Cdh5表达及脑血管完整性的调节。因此,本工作揭示了miR-132作为细胞间信号参与神经元对脑血管完整性的调节,神经元外泌体作为神经细胞与血管内皮细胞之间物质传递的新方式。这一发现为研究神经-血管相互作用提供了新的思路。 第二部分 细胞凋亡参与发育过程中斑马鱼脑血管的修剪 脑血管网络精妙复杂,维持着脑内的能量供给和微环境稳态,对中枢神经系统发育和功能发挥极为重要。在发育过程中,通过出芽新生形成的血管网络经历着广泛的重塑并修剪掉不必要的血管,从而最终形成功能性的、成熟的血管网络。研究发现,血管修剪主要是由血流变化驱动血管内皮细胞迁移到相邻血管上,从而导致特定血管分支的消失。然而目前血管修剪的细胞和分子机制仍不清楚,细胞凋亡是否参与脑血管修剪尚不明确。在本工作中,我们发现在发育过程中,不依赖于巨噬细胞的血管内皮细胞凋亡参与斑马鱼脑血管的修剪。利用连续活体共聚焦成像技术,对受精后3天到3.5天的斑马鱼脑血管发育过程进行追踪,我们发现约有15%的脑血管修剪伴随着血管内皮细胞的凋亡。与由细胞迁移导致修剪 的血管相比,由细胞凋亡介导修剪的血管更长且两端被相邻血管内皮细胞核占据的比例更高。进一步地,我们发现修剪过程中血管内皮细胞凋亡不依赖于巨噬细胞,但巨噬细胞被招募并清理掉凋亡细胞。因此,本工作揭示了在发育过程中, 不依赖于巨噬细胞的血管内皮细胞凋亡参与脑血管的修剪。