第21卷第3期2012年6月
中国组织化学与细胞化学杂志
CHINESEJOURNALOFHISTOCHEMISTRYANDCYTOCHEMISTRY
Vol.21.No.3June.2012
T2
他莫昔芬诱导的Cre重组酶在hGfaCreERp
转基因鼠小脑中的表达研究
郭志宝 王义辉 张 强 喻志源 谢敏杰 王 伟*
()华中科技大学同济医学院附属同济医院神经内科,武汉430030
2
摘要〕转基因鼠小脑中表达CGfaCreERTre重组酶的细胞类型。方法 hGfaCre 〔 目的 探讨他莫昔芬诱导的h-ppT2
对小脑组织切片行X然后用细ER/Rosa26R转基因小鼠在胚胎晚期和出生早期用他莫昔芬诱导Cre重组酶表达,al染色,-g
)、)胞种类特异性抗体进行免疫组织化学染色,并和X第1和第6al染色双重标记。结果 在出生后第7天(P74天(P140天-g
(),、和神经元抗体N浦肯野细胞抗体CP60Xal阳性染色和胶质细胞抗体Blbeunalbindin及少突胶质细-gp阳性染色共标记,
T2
)胞前体细胞抗体NG后用他莫昔芬诱导h发现C2不共标。结论 自胚胎晚期第17.5天(E17.5GfaCreER转基因鼠,re重p
组酶特异性在小脑星形胶质细胞中表达,不在神经元、浦肯野细胞、少突胶质细胞前体细胞中表达。
〔关键词〕re重组酶; 小脑; C 胶质细胞〔:/中图分类号〕文献标识码〕322.811 〔OI10.3870zzzhx.2012.03.005 R A Dg
ExressionofCrerecombinaseinducedbtamoxifenin py
T2
hGfaCreERtransenicmousecerebellum pg
*,W,,,,WGuoZhibaoanYihuiZhanQianYuZhiuanXieMinieanWei gggyjg
(DeartmentoNeuroloToni Hosital,Toni Medicalcollee,HuanzhonUniversit pf gy,gjpgjggg yoScienceand TechnoloWuhan430030,China) f gy,
〔〕AbstractbectiveToinvestiatethecellstlesofCrerecombinaseexressioninducedbtamox O -jgypy
T2
ifeninhGfaCreERtransenicmice.MethodsTamoxifeninectionwasuesdtoinduceCrerecombinase pgj
T2
exressioninhGfaCreER/Rosa26Rtransenicmiceatlateembronicandearlstae.Cellsostnatal ppgyygp
,exressinCrerecombinasewereindicatedbXalstaininandthenimmunohistochemicalstaininwas -g pgygg
toidentifthesecellstles.ResultsAtP7,P14andP60,Xcellscoexressedtheastrousedalositive -g -yypp
ranulerectemarkerblbbutnotcellmarkerneun,Purkinecellmarkercalbindinoroliodendrocte -gpyp,jgy
),cursorcellmarkerNG2.ConclusionFromthelateembronicstae(E17.5Crerecombinaseinducedb ygy
T2
inhGfaCreERtranenicmiceisexressesedinastroctesofthemousecerebellum,notintaomoxifen pgpy,ranulecellPurkinecellsoroliodendrocterecursorcells. gjgyp
〔〕;Kewordserebellum;rerecombinaselialcell C C G y
转基因技术取 随着分子生物学技术的迅猛发展,
/得了重大的进步,其中CreLoxp条件性基因敲除技术发挥着越来越重要的作用。传统的基因敲除技术是将机体所有细胞的靶基因敲除,虽然为研究基因的功能提供了很大的便利,但是也有难以克服的缺点,比如胚胎早期基因敲除的致死性阻止了进一步研究该基因在出生后的功能,或者基因在多个器官
1]
。C/的敲除带来敲除效应分析的复杂性[reloxp
靶基因l杂酶转基因小鼠和靶基因钳制小鼠(oxp)交,从子代小鼠中得到细胞种类特异性Cre重组酶/靶基因l从而实现将特异种类细胞oxp转基因小鼠,的靶基因敲除,这为研究靶基因在特异组织和器官
2]
。胶质纤维酸性蛋的功能研究提供了极大的便利[
,白(在神经系GlialfibrillaracidicroteinGFAP) yp
3]
。研究者将统中是星形胶质细胞特异性的标记物[
条件性基因敲除技术是将细胞种类特异性Cre重组
基因启动子置于ChGFAP(humanGFAP)re重组
酶基因上游,构建了h但是后GfaCre转基因小鼠,p来的研究证实在hGfaCre转基因小鼠中,Cre重组p酶并非在胶质细胞中特异性表达,Cre重组酶除了在神经元、少突胶质细胞在胶质细胞中大量表达外,
]45-,也有大量表达[这不利于特异性研究胶质细胞的
〔收稿日期〕修回日期〕2012011320120330-- 〔--〔)基金项目〕国家杰出青年基金资助(30725019〔,作者简介〕郭志宝,男(汉族,博士研究生。1981年))Towhomcorresondenceshouldbeaddressed*通讯作者( p
基因与功能。研究者又构建hGfaERT2(hGFAP-p
第3期郭志宝等.他莫昔芬诱导的Cre重组酶在hGfaCreERT2转基因鼠小脑中的表达研究p
231
)转基因鼠,CreestroenRecetorhGfaERT2转基- gpp因鼠是将雌激素受体的配体结合区关键氨基酸突然后和C变,re重组酶基因进行融合产生嵌合重组酶基因,再将该嵌合重组酶基因置于hGfap启动子调控下,只有在外源性给他莫昔芬诱导时,Cre重组酶基因才得以表达。通过对外源性给予他莫昔芬时间的选择,从而实现靶基因基因敲除的时间特异
]67-。R性[osa26R转基因小鼠是常用的cre基因报8],其基因中包含L告鼠[acZ基因以及该基因上游
3.实验方法3.1他莫昔芬诱导
6,9]
。用玉米油配他莫昔芬给药剂量参考文献[
/,制他莫昔芬终浓度为5分装后-0mk20℃避光gg)保存。胚胎晚期(孕1孕鼠腹腔注射他莫昔芬7.5d(/,出生后P100mkP7取幼鼠脑组织;0和P5gg)
/,给予幼鼠腹腔注射他莫昔芬(分别于75mkgg)P14和P60取脑组织。
3.2标本处理
腹腔注射1%戊巴比妥钠麻醉小鼠,先用生理盐水快速灌注左心室,然后用4℃预冷的4%多聚甲醛充分灌注,4℃冰箱中4%多聚甲醛后固定2h。然后3冰冻0%蔗糖脱水沉底。OCT包裹后速冻,片厚2切片机做小脑矢状切片,0m。μ
3.3Xal染色和免疫组化双重标记-g
[]
先行Xal染色6-7,37℃恒温箱孵育数小时,-g染色阳性细胞呈蓝色,当染色深度合适时,用PBS漂洗数次停止染色。需和免疫组织化学染色双重标
9]
,记时,接着行免疫组织化学染色[然后DAB显
色,梯度乙醇脱水,二甲苯透明,中性树胶封片,光学
被l当coxre重组酶有活p序列钳制的终止子序列,性时将l终止子下oxp序列钳制的终止子序列切除,游的LacZ基因表达。LacZ基因的表达产物是β-半
),乳糖苷酶(在βalal是βal的底物,al存X--g--gggβ因此可以通在的条件下,X-Gal反应生成蓝色产物,过X进而间接指示cal染色检测βal的表达,re-g-g
重组酶基因的表达。
2
本研究是将h转基因小鼠和CGfaCreERTrep2
/基因报告鼠R得到hosa26R杂交,GfaCreERTp
然后在不同时间点用他莫昔Rosa26R转基因小鼠,
芬诱导C通过Xre重组酶表达,al染色并和细胞-g特异性抗体免疫组织化学染色双重标记分析表达cre重组酶的细胞类型。
材料和方法
1.实验动物
2
转基因小鼠来自美国北卡罗莱hGfaCreERTp
[6]
由浙江大学医学院段纳大学McCarthy实验室,
显微镜下观察。
结 果
1.胚胎晚期他莫昔芬诱导的Cre重组酶特异性地表达于星形胶质细胞
a1染色阳性细胞分布特征1.1X-g
a1染色阳性细胞胞体分布于外颗粒细胞层X-g
(,和内颗粒细胞层(ranularexternalcellEGL)in -g
,之间,阳性突起短小,向小ternalcellIGL)ranular g,脑表面延伸。在IGL及白质区(whitematter
也有少数XWM)EGL几乎观a1阳性细胞分布,-g。察不到X图1A)a1阳性细胞存在(-g
al染色和免疫组织化学染色双重标记1.2X-g
出生后7天,al染色和Blb①X-gp双重标记:BlbGL内侧及IGL和p阳性的细胞胞体主要位于E
几乎所有XWM。Xal染色和Blb-g-p大量共标记,。②X图2al阳性细胞胞体都有BlbD,G)-gp表达(
al和Neun双重标记:Xal染色阳性细胞和Ne-g-g
un阳性的细胞分布在EGL和IGL,Xal阳性细胞-g
。③X胞体无N图2eun表达(E,H)albial和C-g-浦肯野细胞形成单层细胞,胞体排ndin双重标记:
列在E其树突朝向小脑表面伸展。GL和IGL之间,,其胞体毗邻浦肯Xalbindinal阳性细胞不表达C-g
。野细胞胞体排列(图2F)
树民教授实验室提供。RosaLacZ转基因小鼠从-JacksonLaborator y购买。
2.主要仪器和试剂2.1主要仪器
,光学显微镜(冰冻切片机Olmus公司)yp
(,,高速离心机(Leica公司)Eendorf公司)PCRpp
。仪(Biorad公司)-2.2主要试剂
),),他莫昔芬(兔抗小Xal(AmerescoSima-gg,,鼠B鼠抗小LBP多克隆抗体(Chemiconab9558),),鼠N兔抗小EUN多克隆抗体(Chemiconmab377,,鼠calbindinSimac2724)Anti-D多克隆抗体(-g
,NG2ChondroitinSulfateProteolcan(Chemicon gy),二步法抗小鼠免疫组化检测试剂盒和二步ab5320
法抗兔免疫组化检测试剂盒(上海基因科技有限公,司)北京中杉金桥生物技术有限公DAB试剂盒(。司)
232
中国组织化学与细胞化学杂志
第21卷
2.出生当天他莫昔芬诱导的Cre重组酶特异性地表达于星形胶质细胞
2.1Xa1染色阳性细胞分布特征-g
P14小脑切片中Xa1染色阳性细胞多数分布-g于IGL和WM。胞体位于EGL和IGL之间的细胞胞体伸出长突起放射到小规则的排列成单层细胞,
脑表面。局部脑叶放大图中可发现在EGL散在分。布X图1a1阳性染色细胞的胞体(B)-g
2.2Xal染色和免疫组织化学染色双重标记-g
4天,Blb①出生后1p抗体标记的胶质细胞主要分布在浦肯野细胞层(和IPCL)GL。在EGL和IGL间Xal阳性细胞的胞体分散在浦肯野细胞胞-g
),)。在I体的周围(图3同时有B图3IlbIGLp表达(和WM区,Xlbal阳性细胞和B-gp可以很好的共标
)。②C记(图3Jalbindin抗体标记的浦肯野细胞胞体在E突GL和IGL间规则的排列形成单层细胞,起向脑膜方向放射状排列。Xal阳性的细胞胞体-g分散在前者的胞体周围,两种染色无共定位(图。③N少数3K)eun标记的神经元大量分布于IGL,
分布在EGL。在EGL靠近脑膜处有少量Neun阳性的细胞聚集,在EGL可观察到Neun阳性染色细。E胞沿着放射状纤维排列(图4)GL和IGL内X-(。图4al染色阳性的细胞都不表达NeunL,M)g
出生后5天他莫昔芬诱导的C3.re重组酶特异性地表达于星形胶质细胞
a1染色阳性细胞分布特征3.1X-g
成年后Xal阳性细胞主要分布于分子层(mo-g-,和I胞体在两层之间规则lecularlaerML)GL间, y
排列形成单细胞层,突起呈放射状伸向小脑表面。在IGL和WM区有少量Xal染色阳性细胞分布-g(。图1C)
3.2Xal染色和免疫组织化学染色双重标记-g
0天,Blbermann①在出生后6p抗体标记的Bg胶质细胞和星形胶质细胞胞体都有B图lbp表达(。②N5N)eun抗体标记的神经元主要分布在IGL
层,ML也有少数Neun染色阳性细胞。在ML和图5O,IGL,Xal染色阳性细胞都不表达Neun(-g;R)2抗体标记的少突胶质细胞前体细胞分部③NG在ML和IGL,X2al染色阳性的细胞不表达NG-g();图5P,Salbindin抗体标记的浦肯野细胞胞④C体位于ML和I规则地排列形成单层细GL之间,胞,树突向脑膜方向伸展。Xal染色生成的蓝色-g沉积物毗邻浦肯野细胞胞体周围,但是二者不共定。位(图5Q)
讨 论
神经组织主要由神经元和神经胶质细胞组成。星形胶质细胞是神经胶质细胞中最主要的成分,主要包括纤维性星形胶质细胞和原浆性星形胶质细胞。另外,在发育中起重要作用的大脑中放射状胶)、质细胞(小脑中贝格曼细胞(radialBermannlia gg)以及视网膜中的Mcellüller细胞都属于星形胶质
10]
。近几年的研究发现星形胶质细胞除了支细胞[
持、隔离神经元,为神经元提供营养和保护作用外,
]1113-。还能够诱导突触形成及成熟、调节突触传递[
研究表明在出生后小脑中,Blbp特异性地表达,于星形胶质细胞(包括B免疫ermann胶质细胞)g
[14]
电镜结果显示blbp在细胞核和胞浆均有分布。
GFAP是神经系统中星形胶质细胞特异性表达的蛋白标记物。小脑中hGFAP基因启动子介导的cre重组酶基因的表达最早在胚胎14.5天可以检测
15]
,到[提示hGFAP基因启动子在胚胎早期就已经
有活性。研究者将hGfaCre转基因小鼠和Ro-p
/sa26R转基因鼠杂交得到hGfaCreRosa26R基因p型小鼠,通过Xal染色并结合免疫组织化学染色-g的方法检测小脑中表达β结果显示al的细胞类型,-g除了Bermann胶质细胞和星形胶质细胞呈现X-g
还有5al阳性染色外,0%颗粒细胞、39%的浦肯野g
细胞和6al染色阳5%少突胶质细胞也表现为X-g
6]
;性[同时离体实验也证实GFAP阳性的细胞具有不仅能分化产生星形胶质细胞,神经干细胞的特性,
5]
。C/还可以产生神经元和少突胶质细胞[reloxp
条件性基因敲除技术克服了传统基因敲除的诸多弊端,是基因功能研究的最重要的技术之一。该技术需要制备两种遗传工程小鼠,一种是细胞种类特异性表达C另一种是目的基因片段re的转基因小鼠,通过两种鼠系两侧带有loxP位点的基因打靶小鼠,的杂交,可实现特定种类细胞靶基因特异性敲除。GFAP阳性细胞非专一性的分化方向提示我们这可能使得利用条件性基因敲除技术特异性敲除星形胶质细胞的靶基因受到质疑和挑战,最终的结果分析也会变得复杂。
研究中使用的hGfaCreERT2转基因小鼠是p时间特异性可诱导Cre重组酶表达的转基因小鼠。只有在外源性雌激素类似物如他莫昔芬的作用下才能诱导C因此可以选择不同re重组酶基因的表达,时间点给他莫昔芬诱导Cre重组酶基因的表达。我们的研究结果表明Xal阳性染色和星形胶质细胞-g
第3期郭志宝等.他莫昔芬诱导的Cre重组酶在hGfaCreERT2转基因鼠小脑中的表达研究p
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标记物B和神经元标记物Nlbe-p能够很好共标记,浦肯野细胞标记物Cun、albindin以及少突胶质细
胞前体细胞标记物NG提示自胚胎晚期2不共标记,第17.5天后用他莫昔芬诱导hGfaCreERT2转基p因鼠,Cre重组酶特异性在小脑星形胶质细胞中表不在神经元、浦肯野细胞、少突胶质细胞前体细达,
/胞中表达。这一结果为利用CreLoxp条件性基因敲除技术特异性敲除小脑星形胶质细胞的靶基因提供了可靠的理论依据。
参 考 文 献
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图 版 说 明
中国组织化学与细胞化学杂志
第21卷
),200m(thewholefiure80m(lowerrihtbox). ggμμFiureB:P14cerebellum.Bar=300m(thewhole gμ),120m(lowerrihtbox).FiureC:P60fiure gggμ),cerebellum.Bar=300m(thewholefiure120m gμμ();lowerrihtbox.IGL:internalcellEGL:ranular ggexternalranularcell g
alstaininresultsofXstaininandimmuFi.2Double - -gggg
nostainininP7cerebellum.FiureD-Hreresents ggp ,N,alstaininofXstaininwithBlbeundouble - gggp ,CalbindinBlbandNeunresectivel.Thearrowin -ppy dicatescellscoexressinblbandxmal.Bar=10 -pgpg μstaininresultsofXstaininandimmuFi.3Doubleal - -gggg
nostainininP14cerebellum.FiureIreresents -K ggp ,doublestaininofXalstaininwithBlbBlband - gggpp Calbindinresectivel.Asteriskindicatesthebodiesof pyPurkinecellsandthearrowindicatesthecellscoex -j,,ressinal.Bar=15blbandxm(fiureIK)7. - pggpg μ)m(fiureJ5 gμ
alFi.4DoublestaininresultsofXstaininandNeunim- - gggg
munostainininP14cerebellum.Thearrowindicates g ,ositivecellsBar=15m(fiureL)7.5m(fineun-p -ggμμ
ureM) Fi.5DoublestaininresultsofXalstaininandimmu - -gggg
nostainininP60cerebellum.FiureN-Sreresents ggp ,N,doublestaininofXstaininwithBlbeunal - ggpg ,NG2,CalbbindinNuenandNG2resectivel.Aster -py,iskindicatesthebodiesofPurkinecellsthearrowin -jdicatesthecellscoexressinblbandxalinfiure - pgpgg N,otherarrowsindicatethecellsnotcoexressinx -pg alandtheantieninfiureO,P,R,S.Bar=7.5m gggμ(),fiureN-O,RS15m(fiureP - -Q)ggμ
图1 不同时间点Xal阳性细胞分布特征A图:P7小脑-g
;标尺:整图=2右下框=8Xal染色(00m,0m)B-gμμ图:标尺:整图=3右下框P14小脑X00m,al染色(-gμ;C图:标尺:整图=al染色(=120m)P60小脑X-gμ。右下框=1内颗粒细胞层;300m,20m)IGL:EGL:μμ外颗粒细胞层
图2 P7小脑切片Xal和免疫组织化学染色双重标记D--g
,,,,H图依次为Xal和BlbNeunCalbindinBlbNe--gppun免疫组织化学染色双重标记。图中箭头指示Xal-g和blb0mp阳性的细胞。标尺=1μ
图3 Pal和免疫组织化学染色双重标记I14小脑切片X--g
,,al和BK图依次为XlbBlbCalbindin免疫组织-gpp化学染色双重标记。图中星号指示浦肯野细胞胞体所在位置,箭头指示Xal和blb-gp阳性的细胞。标尺、,)=15m(IK)7.5m(Jμμ
图4 P14小脑切片Xeun免疫组织化学染色双重al和N-g
标记图中箭头指示n外颗粒细eun阳性的细胞,EGL:,胞层。标尺=15m(L)7.5m(M)μμ
图5 Pal和免疫组织化学染色双重标记60小脑切片X-g
,,al染色和BN-S图依次为XlbNeunNG2,Calb--gp,,bindinNuenNG2免疫组织化学染色双重标记。图中星号指示浦肯野细胞胞体所在位置,箭头(指N图)示X箭头(指示lbO-P,RS图)al和b--p阳性的细胞,gXal和相应抗体不共表达的细胞。标尺=7.5m-gμ(),N-O、RS15m(P--Q)μ
EXPLANATIONOFFIGURES
Fi.1DistributionofXstainincellsatdifferentalositive - gggp
staesincerebellum.FiureA:P7cerebellum.Bar= gg
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