视黄酸信号在斑马鱼原始髓性细胞发生中的作用机制研究

论文摘要

全反式视黄酸(RA)是急性前髓白血病(APL)最好的临床治疗药物之一伴随着对于视黄酸在白血病细胞中作用机制的研究,人们也对视黄酸在脊椎动物正常血液发生中的作用产生了极大的兴趣。脊椎动物的血液发生过程包括原始造血和永久造血。之前的研究揭示了视黄酸在永久造血中髓性细胞的增殖与分化中发挥作用。最近的研究也显示在原始造血中视黄酸同样起着重要的作用。目前对于视黄酸在原始髓性细胞发生的作用尚未有明确的结论。在本研究中,我们利用斑马鱼早期发育中所显示的优势,重点阐述了视黄酸在原始髓性细胞发生中的作用。通过用外源性视黄酸处理胚胎,我们发现斑马鱼胚胎的原始髓性细胞的发生受到了完全的抑制,但同样条件下原始红细胞发生和永久造血受到相对较小的影响。通过敲落斑马鱼代谢视黄酸的基因cyp26al/bl/cl,我们发现内源性视黄酸信号的上升亦可导致原始髓性细胞受到类似的抑制作用。进一步地,我们的研究还揭示视黄酸对于原始髓性细胞发生的抑制作用存在着浓度依赖性,并且这种抑制作用发生在11 hpf(受精后11小时)之前,而这一时间也是原始髓性细胞的来源——前部血液血管祖细胞开始形成的时间。相应地,我们还发现斑马鱼的前部血液血管祖细胞标识基因scl, lmo2, gata2和etsrp等都被视黄酸信号所抑制。这种抑制作用伴随着前部侧板中胚层(ALPM)上心脏前体细胞标识基因在血液血管祖细胞位置的异位表达,提示血液血管祖细胞在受到视黄酸信号的抑制作用后命运可能被特化成初始状态的心脏前体细胞。为了研究视黄酸信号抑制原始髓性细胞发生的分子机制,我们首先探索了视黄酸信号的后部化机制。我们发现造成胚胎后部化的视黄酸信号在中胚层上的候选基因hoxb5b在视黄酸信号过多的情况下异位表达至整个ALPM区域。而这种受视黄酸信号的响应在原肠运动(gastrulation)时期就已经非常显著,显示出对于图示形成的潜在影响能力。通过过表达实验,我们证明了过多的hoxb5b可以部分造成类似于视黄酸信号过多对于原始髓性细胞发生的影响。因此作为视黄酸信号的下游分子,hoxb5b在中胚层的前后轴形成上起着重要作用。但种种线索显示,视黄酸对于原始髓性细胞发生的影响并不仅仅通过后部化效应。因此我们对于视黄酸信号在原始髓性细胞发生相关的调控网络中所处的位置进行了研究。我们发现scl/lmo2过表达后可以完全的拯救视黄酸对于前部血液血管祖细胞的抑制作用,也可以部分的拯救原始髓性细胞的发生,这说明视黄酸信号作用于scl/lmo2的上游。进一步地,我们发现,在gata4/5/6敲落的胚胎中,视黄酸的主要合成酶raldh2在侧板中胚层上的表达显著增强。通过视黄酸合成抑制剂DEAB,我们成功地拯救了gata4/5/6敲落的胚胎对于原始髓性细胞发生的抑制作用。这说明视黄酸作为gata4/5/6的下游信号之一,在通常情况下被gata4/5/6限制在一定的范围内,从而保护血液血管祖细胞区域进行正常的特化。而我们发现在cloche突变体斑马鱼中,raldh2的表达没有明显变化,而DEAB处理后cloche突变体也没有能够恢复正常的原始髓性细胞发生。因此我们将视黄酸信号定位在gata4/5/6的下游,scl/lmo2等血液血管祖细胞主宰基因的上游,平行于或处于cloche上游。这也有助于我们更好的理解视黄酸信号在原始髓性细胞发生中的作用。综上所述,我们的研究结果表明合适的视黄酸信号对于脊椎动物原始髓性细胞发生起着至关重要的作用,视黄酸信号也将在脊椎动物的血液发生各个阶段扮演重要角色。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 中英文名词对照表
• 第一章 文献综述
• 1.1 视黄酸研究简史
• 1.2 视黄酸信号通路
• 1.2.1 视黄酸的合成
• 1.2.2 视黄酸的代谢
• 1.2.3 视黄酸在体内的平衡
• 1.3 脊椎动物的髓性细胞发生
• 1.3.1 脊椎动物的血液发生
• 1.3.2 原始髓性细胞发生
• 1.3.3 腹侧中胚层
• 1.3.4 血管血液祖细胞
• 1.4 视黄酸信号与髓性细胞发生
• 1.4.1 视黄酸信号与APL白血病的关系
• 1.4.2 视黄酸信号在正常髓性细胞发生中的作用
• 1.4.3 视黄酸信号在髓性细胞发生中的体内研究
• 1.5 小结
• 参考文献
• 第二章 视黄酸信号对斑马鱼的原始髓性细胞发生起抑制作用
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.3 结果
• 2.3.1 过量视黄酸导致斑马鱼原始髓性细胞发生的抑制
• 2.3.2 过少视黄酸信号斑马鱼原始髓性细胞发生的影响
• 2.3.3 过量视黄酸对斑马鱼红细胞发生和永久造血的影响
• 2.3.4 增加内源性视黄酸信号对斑马鱼原始髓性细胞发生的影响
• 2.3.5 视黄酸信号对斑马鱼原始髓性细胞产生抑制作用的时间窗
• 2.3.6 视黄酸信号对斑马鱼原始髓性细胞产生抑制作用所需浓度
• 2.4 讨论
• 2.4.1 视黄酸信号在斑马鱼血液发生中的作用
• 2.4.2 内源性视黄酸改变对血液发生产生的影响
• 参考文献
• 第三章 视黄酸信号对斑马鱼前部侧板中胚层的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.3 结果
• 3.3.1 过量视黄酸导致斑马鱼血液血管祖细胞的发生被抑制
• 3.3.2 过量视黄酸导致斑马鱼心脏前体细胞区域向前扩张
• 3.3.3 过量视黄酸对斑马鱼头部血管内皮的影响
• 3.4 讨论
• 参考文献
• 第四章 视黄酸信号部分通过hoxb5b实现对原始髓性细胞发生的抑制作用
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.3 结果
• 4.3.1 过量视黄酸导致斑马鱼hoxb5b在ALPM的异位表达
• 4.3.2 过量视黄酸导致斑马鱼hoxb5b在原肠运动时期的过表达
• 4.3.3 过表达hoxb5b可以抑制原始髓性细胞发生
• 4.3.4 敲落hoxb5b不可以拯救视黄酸对于原始髓性细胞发生的抑制
• 4.4 讨论
• 参考文献
• 第五章 视黄酸信号在斑马鱼原始髓性细胞发生调控网络中所处的位置
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.3 结果
• 5.3.1 视黄酸对原始髓性细胞发生的抑制作用可以被scl/lmo2所拯救
• 5.3.2 视黄酸对血液血管祖细胞的抑制作用可以被scl/lmo2所拯救
• 5.3.3 视黄酸信号与gata4/5/6之间的关系
• 5.3.4 视黄酸信号与cloche之间的关系
• 5.4 讨论
• 参考文献
• 附录 攻读博士学位期间参与工作及取得成果
• 致谢