视神经(主要指视网膜神经)是中枢神经系统(central nervous system,CNS)中特殊躯体感觉神经,能够传导和处理视觉冲动。由于视网膜中主要发生功能的细胞为神经元细胞,因此当视神经发育受到影响时,不仅会造成视力方面的损伤,同时还会伴有癫痫、痴呆等脑部方面的疾病。微管(microtuble,MT)是神经元细胞骨架的主要组成部分,它不仅可以支撑细胞形态及运输神经递质,在维持神经元的突起延伸以及突触发育中也起着至关重要的作用。Stathmin家族蛋白能够通过参与调节微管动态平衡介导微管解聚过程,与微管蛋白有很强的关联性。同时,其所有基因均在脑部及神经元有大量表达。本课题组前期研究发现铜过载斑马鱼胚胎及幼鱼呈现神经系统的视网膜细胞发育缺陷,同时,铜过载斑马鱼胚胎细胞中stmn4基因(Stathmin 4/RB3)的表达量显著降低。有研究显示stmn4的缺失会特异性影响RGCs(retinal ganglion cells,RGCs)的发育,但其具体影响机制尚不清楚。这些研究结果暗示铜过载可能通过影响stmn4基因的表达进而影响鱼类视网膜细胞的发育。因此,本研究构建了stmn4缺失的突变体斑马鱼,鉴定基因stmn4调控RGCs的功能,并深入揭示其影响视网膜神经细胞发育的分子调控机制,进而完善铜过载影响鱼类视网膜神经细胞发育的理论研究基础。本研究结果发现,stmn4~(-/-)突变体斑马鱼表型上呈现眼部形态发育缺陷,其视网膜锥型感光细胞(cone cell)selleckchem及杆状感光细胞(rod cell)所处的外核层(outer nuclear layer,ONL)细胞数量减少;突变体斑马鱼触摸响应行为能力下调,但对光敏感性与野生型比较没有明显差异;突变体中视神经细胞标记基因表达显著下调,但视神经祖细胞(retin此网站al progenitor cells,RPCs)表达上调;突变体中微管及细胞周期相关基因表达下调,凋亡相关基因表达上调。机制上,本研究发现stmn4~(-/-)突变体中视神经祖细胞视网膜细medical endoscope胞分化过程中无法正常退出有丝分裂而完成整个细胞周期过程,进而发生了细胞凋亡以及分化成熟的视网膜细胞数量减少,而我们的实验手段主要有苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining,H&E)、免疫荧光实验(immunofluorescence,IF)、整体原位杂交实验(whole-mount in situ hybridization,WISH)、qRT-PCR等,综合地阐述了我们的研究结果,同时还结合了转录组测序数据进一步证实了上述发现和结论。本文揭示了铜响应基因stmn4影响斑马鱼视网膜神经细胞发育的功能及机制,为影响视神经细胞发育过程通路提供了一种新的思考方向,为解决视神经发育缺陷相关疾病提供研究基础,同时也完善了铜过载影响鱼类神经系统发育及其视神经细胞发育的理论研究基础。