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.2015年6月3日；35(22):8384-93.
doi:10.1523/JNEUROSCI.4682-14.2015。

BDNF对成年海马神经元树突发育的自分泌作用

王亮（Liang Wang） 1, 兴亚昌 1, 梁舍 1, 朵旭 1, 魏黄 1, 穆明普尔 2
附属公司

BDNF对成年海马神经元树突发育的自分泌作用

王亮（Liang Wang）等。 神经科学. .

摘要

成人海马齿状回新生颗粒细胞（GC）的树突发育对其融入现有海马回路至关重要，但调控其树突发育的细胞机制仍不清楚。在这项研究中，我们检测了成年GC中表达的脑源性神经营养因子（BDNF）在调节其树突形态发生方面的功能。通过逆转录病毒介导的基因转染，我们发现成年GCs中BDNF的缺失和过度表达分别导致树突生长的减少和升高。这种效应主要是由于BDNF的自分泌作用而非旁分泌作用，因为BDNF仅在新生GC中的缺失导致这些神经元的树突异常，其程度与在整个前脑中BDNF缺失的条件敲除（cKO）小鼠中观察到的类似。此外，BDNF-cKO小鼠成年生GCs中BDNF的选择性表达完全恢复了正常的树突发育。BDNF自分泌作用也需要发育正常密度的脊髓和正常百分比的包含突触后标记物PSD-95的脊髓，这表明BDNF对突触发生的自分泌调节。此外，这些神经元中的BDNF特异性缺失可消除自愿运动引起的成年GCs树突生长增加，而这些神经元中BDNF过度表达导致的树突生长升高可通过内整流钾通道共表达降低神经元活性来阻止，与活性依赖性自分泌BDNF的分泌一致。因此，成年GCs中表达的BDNF作为自分泌因子在树突发育中起着关键作用。

关键词：BDNF；专制行为；枝晶发育。

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数字

图1。
图1。
成人出生的GC中BDNF缺失对树突发育的影响。A类，示意图显示了通过逆转录病毒介导的基因转染标记成年小鼠新生GC的实验程序。如图所示，在不同的时间点对小鼠进行灌注。mpi，感染后数月。新生儿GCs（GFP）的共焦投影图像样本（右）+)8wpi时海马区。蓝色：DAPI染色；绿色：GFP。比例尺，300μm。B类，WT（左）和BDNF中表达Cre重组酶和GFP的新生神经元在2 wpi、8 wpi和3 mpi的示例图像飞行/飞行老鼠（右）。比例尺，50μm。C–D类，直方图显示WT（WT+Cre）和BDNF的总枝晶长度和总分支数飞行/飞行（BDNF飞行/飞行+每个时间点的Cre小鼠（平均值±SEM；n个=每个时间点25–108；每点3-4只小鼠***第页<0.001，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。E类，在同一切片中，与表达Cre和GFP的逆转录病毒以及仅在2 wpi表达mCherry的逆转录酶病毒共同注射的小鼠的成人GCs的典型共聚焦图像。品红：仅表达mCherry的正常新生神经元；绿色：BDNF缺失的神经元同时表达Cre和GFP；蓝色：DAPI染色。F类，图中描述了对神经元进行的所有树突形态分析的结果，类似于D类（平均值±SEM；n个=每组16–30个神经元；每只小鼠3只***第页<0.001，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。G公司、新生儿GCs对来自WT和BDNF的成人DG中Cre和GFP的免疫染色飞行/飞行老鼠。红色：Cre；绿色：GFP；蓝色：DAPI。H（H），实验程序示意图（顶部）。成人BDNF新生儿GCs的典型共焦图像飞行/飞行/雀巢CreERT2段/通过TAM诱导和逆转录病毒介导的基因转染的Rosa26-YFP小鼠（底部）。我，显示对照和BDNF KO GC的总树突长度和分支点数量的直方图，类似于图G公司（平均值±SEM；n个=每组20–25个神经元；每只小鼠3只***第页<0.001，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。
图2。
图2。
BDNF枝晶发育受损飞行/飞行/nestin-core转基因小鼠。A类WT和BDNF成人DG切片的BDNF免疫染色飞行/飞行/Nestin-Cre小鼠。红色：BDNF；蓝色：DAPI。比例尺，10μm。B类BDNF（红色）和双皮质激素（Dcx，绿色）的联合免疫染色显示BDNF在分化Dcx中的表达+神经元。比例尺，10μm。CWestern分析表明，BDNF蛋白在整个前脑中的表达被消除。BDNF KO、BDNF飞行/飞行/雀巢Cre+老鼠；控制，BDNF飞行/飞行/雀巢Cre−老鼠。D类，BDNF中GFP标记新生神经元的代表性图像飞行/飞行/雀巢Cre+用表达BDNF-GFP（KO+BDNF）的逆转录病毒转染的KO小鼠（KO）及其对照窝鼠（对照组）以及新生神经元，剂量为2 wpi。比例尺，50μm。E类，所有实验中枝晶发展的结果总结，类似于D类以及A类（平均值±SEM；n个=每组70–90个神经元；每组3-4只动物**第页< 0.01; ***第页<0.001，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。对照1:BDNF上下/Nestin Cre公司−+GFP，控制2:WT+Cre。
图3。
图3。
BDNF过度表达促进成年新生神经元的树突生长。A类，共聚焦图像样本，显示BDNF过度表达的新生齿状细胞（GFP）轴突+)在成年大鼠海马中，wpi分别为2、4和8wpi。蓝色：DAPI染色；绿色：GFP。比例尺，300μm。B类，单个GFP标记的BDNF在1、2、3、4、8 wpi时过度表达成年神经元的示例。比例尺，50μm。C，枝晶发育的所有实验结果总结，类似于B类（平均值±SEM；n个=每组63–90个神经元；每组3-4只动物*第页< 0.05; **第页< 0.01; ***第页<0.001，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。
图4。
图4。
自分泌BDNF对轴突生长无明显影响。A类，CA3区1、2、3、4和8wpi成人出生GC轴突的共焦图像样本。箭头表示投射的轴突；蓝色：DAPI染色；绿色：GFP。比例尺，50μm。B类，图示2 wpi下从DG边缘到CA3区域的GC轴突长度（蓝线）测量。比例尺，300μm。C，成年GCs中BDNF-KO和BDNF-过度表达小鼠轴突长度的结果总结（平均值±SEM；n个=每组12–18节；每只3-4只小鼠；单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。D类，CA3和肝门区成年出生的GCs中苔藓纤维束控制（WT+Cre）和BDNF-KO（BDNF-KO）以及BDNF-过度表达（WT+BDNF）的示例。比例尺，50μm。E类，对照组苔藓纤维束和BDNF-KO或过度表达的成年GCs的大小分布D类.根据苔藓纤维的大小对其进行分组，并量化每个大小组中苔藓的百分比。分析各组苔藓纤维束的平均大小（平均值±SEM；n个=每组3只动物的54–95磅；单因素方差分析后接学生t吨测试）。
图5。
图5。
BDNF-KO小鼠新生GCs脊柱生长受损。A类左，BDNF中表达Cre重组酶的新生神经元GFP标记树突状片段的代表性图像飞行/飞行小鼠（BDNF飞行/飞行+Cre）及其对照组（对照组）。右，BDNF中GFP标记树突状片段的代表性图像飞行/飞行/雀巢Cre+以4 wpi转染表达BDNF-GFP（KO+BDNF）的逆转录病毒的小鼠（KO）和KO小鼠中的新生神经元。比例尺，1μm。B类，PSD-95免疫染色对来自实验组的成人DG切片中的新生儿GC进行描述A类箭头表示脊椎中的PSD-95簇。红色：PSD-95；绿色：GFP。比例尺，5μm。C，图中总结了树突状节段脊椎密度的结果，这些神经元与A类（平均值±SEM；n个=每组3只小鼠的19–25个片段*第页<0.05，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。对照1:WT+Cre；对照2:BDNF上下/Nestin-cre公司−+GFP。D类，图中总结了具有PSD-95簇的棘在树突段中的百分比，如B类（平均值±SEM；n个=每组3只小鼠的25–41个片段*第页<0.05，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。E类，BDNF中成熟GC枝晶段的代表性高尔基训练图像上下/雀巢Cre+小鼠（KO）及其对照同窝小鼠。比例尺，2μm。F类，图中总结了树突状节段脊椎密度的结果，这些神经元与E类（平均值±SEM；n个=每组3只小鼠的21–34个片段***第页<0.001，单因素方差分析后为学生t吨测试）。
图6。
图6。
活性依赖性BDNF对枝晶发育的调节。A类，GFP标记的WT小鼠新生神经元（WT+Cre）和BDNF-flox小鼠（BDNF-KO）的BDNF-KO神经元的代表性图像，它们可以在2 wpi时使用轮子（跑步）或不使用轮子（久坐）。比例尺，50μm。B类，直方图显示了检测组的总枝晶长度和总分支数，如A类（平均值±SEM；n个=每组3-4只小鼠的29-60个神经元***第页<0.001，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。C，来自WT小鼠的成年GCs的代表性共焦图像，与表达mKir/Kir2.1和mCherry的逆转录病毒以及表达BDNF和GFP的逆转录酶病毒在2 wpi时共注射。红色：新生神经元表达mKir/Kir2.1和mCherry；绿色：BDNF过度表达的神经元同时表达BDNF和GFP。D类，总结神经元树突生长结果的图表，类似于C（平均值±SEM；n个=每组3-4只小鼠的21–76个神经元***第页<0.001，单因素方差分析，然后是Student’st吨测试）。
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