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脑血管约占脑体积的15-25%,是大脑的主要构成成份之一。脑血管对大脑的发育、功能和疾病都具有重要的调节作用。在大脑发育过程中,血管作为“脚手架”可以牵引神经元的迁移。在生理功能上,脑血管将氧气和营养物质供给大脑,并带走代谢废物。在脑疾病方面,在老年痴呆和帕金森病动物模型中发现,脑血管病变先发生于神经元的形态和功能的异常。因此,研究脑血管的发育机制及探索调控脑血管生长的调控因素显得尤为重要。目的:探索内源性硫化氢和内源性γ-干扰素(interferon-γ,IFN-γ)对斑马鱼血管发育的影响。方法:以斑马鱼为模式生物,利用反义吗啉环寡聚核苷酸(morpholino oligomer,MO)技术和CRISPR/Cas9技术下调和敲除斑马鱼硫化氢产生酶——胱硫醚β合成酶(Cystathionine-β-synthase,CBS)和胱硫醚γ裂解酶(Cystathionine-γ-lyase,CSE),并通过激光共聚焦成像观察胚胎脑血管发育情况,并用硫化氢供体进行补救实验。同时利用软件对中脑血管网络特征的进行分析。进一步通过western blot和qPCR技术对硫化氢下游进行检测。同样地,我们利用MO技术下调斑马鱼IFN-γ受体crfb17的表达,并通过激光共聚焦成像分别观察胚胎受精后3天和5天的脑血管发育情况与胚胎受精后28小时和31小时的躯干血管发育情况;进一步利用软件分析胚胎受精后3天时crfb17 MO组和对照MO组中脑网络特征的差异。结果:我们的研究发现,分别下调或敲除CBS和CSE,都抑制斑马鱼脑血管发育,且硫化氢供体GYY4137能够改善下调CBS和CSE导致的脑血管发育障碍,中脑血管结构特征进行分析显示,下调CBS和CSE后,斑马鱼中脑血管总长度和节段数明显减少,而平均血管等级和环状结构数无明显差异,提示在斑马鱼脑血管发育过程中,硫化氢主要在血管生成(angiogenesis)而非拓扑结构形成方面起作用。下调CBS和CSE后,斑马鱼胚胎编码一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,nos)的基因nos2a mRNA表达和总NO产生明显减少,而ERK 1/2磷酸化水平和VEGF蛋白表达无明显变化,提示nos2a/NO通路可能参与硫化氢促斑马鱼脑血管生成的下游。另外,我们的研究发现,下调斑马鱼γ-干扰素受体crfb17从而抑制内源性IFN-γ活动后,斑马鱼脑血管和躯干血管的发育受到明显抑制,利用软件进一步对斑马鱼的中脑血管结构特征进行分析表明,3 dpf时crfb17 MO组中脑血管总长度、血管节段数、血管密度都较对照MO组显著降低,提示在斑马鱼脑血管发育过程中IFN-γ对血管生成起重要作用。结论:内源性硫化氢和内源性IFN-γ对斑马鱼脑血管发育都起重要作用。