探究人源神经元细胞对黑色素细胞功能重要蛋白表达的调控作用文献综述

 2023-01-12 16:09:36

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

探讨人类神经元条件培养基对黑色素细胞功能的5-HT受体调控作用

一.研究背景

有文献报道,精神因素对皮肤中黑素细胞功能有重要影响。小鼠体内实验发现应激刺激可显著降低小鼠的黑素合成,并且下调黑素细胞内黑素合成关键蛋白酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸酶相关蛋白-1(TRP-1)及酪氨酸酶相关蛋白-2(TRP-2)蛋白表达[1]。在哺乳动物中,TYR,TRP-1,TRP-2是黑色素的合成的关键酶。尤其是TYR,各种黑色素的合成都是以酪氨酸为前体物质,酪氨酸酶是催化黑素合成最初和关键阶段的限速酶。其中TRP-2又称多巴色素互变异构酶, 属于酪氨酸酶基因家族成员,表达于黑色素细胞和大部分黑色素瘤,主要参与催化黑素合成过程中的后续步骤,具有加速黑素生成的作用。TRP- 1与TRP-2除具有催化活性,还能够调节酪氨酸酶的活性:TRP- 1能够稳定酪氨酸酶, 并降低酪氨酸酶的活性; 相反, TRP- 2通过稳定酪氨酸酶而增高其活性。而上述三种酶的转录又受到上游的小眼畸形相关转录因子(Microphthalmia-associtated transcription factor,MITF)的调控。MITF的功能异常与多种色素性疾病相关,包括在调节黑素合成,黑素细胞的发育、分化和功能调节中发挥了关键性作用。通过与酪氨酸酶基因家族启动子的M-box结合,从而调控酪氨酸酶基因家族的表达。在黑素的生成过程中,MITF的上调,从而调节TYR,TRP-1,TRP-2的表达,从而促进黑素合成[2]

除上述黑素合成关键蛋白外,应激刺激还可显著降低大脑皮质、血清及皮肤中5-HT水平,并可剂量依赖性地显著上调小鼠黑素瘤细胞B16-F10细胞的黑素含量,并通过5-HT1A受体介导。在整体动物水平,应激刺激确实可以引起皮肤中5-HT不同受体表达量的改变,其中5-HT受体1A,1B,1D,1F,2A,2B,5A的变化尤为显著[3]。这提示我们神经递质5-HT可能参与了神经因素对皮肤中色素细胞的调控,并且是通过5-HT不同受体所介导参与调节。

5-HT是一种单胺类的神经递质,由5-HT能神经元分泌,通过与多而复杂的5-HT受体(HTR)结合而发挥作用。已知的5-HT受体包含5-HT1~5-HT7等7种亚型,其中大多数是G-蛋白耦联受体(GPCR)。5-HT系统主要调节痛觉、精神情绪、睡眠、垂体内分泌等功能活动。5-HT不仅可以通过自身发挥作用,也可以依靠其受体、转运体等对其他通路的调节来发挥作用,当机体受到心理、生理等应激时可伴随有脑内5-HT合成及代谢的改变。此外,已经有报道证明黑色素细胞也能够产生5-HT,并作用于5-HT1A受体而调控自身功能。

探讨神经递质5-HT对黑素细胞的直接作用,就需要建立适当的研究模型。大鼠肾上腺髓质嗜铬细胞瘤(PC12)经脑源性神经营养因子(BDNF)诱导为神经元后的条件培养基作用于B16-F10细胞系建立了逐步研究模型。但PC12和B16为啮齿类动物种属,两种细胞分别取自大鼠和小鼠,并且人类存在存在种属差异,实验结果不可靠。通过诱导人类多能干(hiPS)细胞定向分化,而或得难以直接获取的人类神经元,将该神经元培养基(条件培养基)作用于人黑素瘤细胞A375,建立人源神经元对黑素细胞直接作用的体外研究模型。同时,给予A375细胞系不同的5-HT受体特异性抑制剂,考察影响黑素细胞功能潜在的5-HT受体,可能作为神经调控色素的重要靶蛋白。

参考文献:

[1] Liao S, Shang J, Tian X, et al. Up‐regulation of melanin synthesis by the antidepressant fluoxetine[J]. Experimental dermatology, 2012, 21(8): 635-637.

[2] Gaggioli C, Busc R, Abbe P, et al. Microphthalmia-associated transcription factor (MITF) is required but is not sufficient to induce the expression of melanogenic genes [J]. Pigment Cell Res 2003: 16: 374-382.

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