碱基切除修复基因Lig3对小鼠胚胎神经发育的影响

目的:DNA连接酶Ⅲ(DNA ligase Ⅲ,Lig3)基因是碱基切除修复通路中的关键基因,在胚胎发育过程中发挥重要作用,通过研究Lig3基因在叶酸代谢障碍状态下的表达情况,探讨其对小鼠胚胎神经发育的影响.方法:采用无特定病原体(specific pathogen free,SPF)级C57BL/6J成年小鼠(8-9周,18-20 g),雌雄1:1合笼,孕鼠随机分为实验组和对照组,孕7.5天实验组腹腔注射4.5 mg/kg体重甲氨蝶吟(Methotrexate,MTX,二氢叶酸还原酶抑制剂)诱导产生叶酸代谢障碍的小鼠神经管畸形(neural tube defects,NTDs)模型,对照组腹腔注射等体积的生理盐水.孕10.5天体视显微镜下观察胎鼠的发育情况.同时利用200nM的MTX建立叶酸代谢障碍的小鼠神经干细胞模型.在模型建立成功的基础上,应用实时荧光定量聚合酶链反应(Real time quantita-tive PCR,RT-qPCR)及免疫印迹(Western blot)等方法研究碱基切除修复通路相关基因Lig3的表达水平.结果:4.5 mg/kg体重MTX处理孕鼠后胎鼠NTDs的发生率为31.1％(19/61),而正常对照组未见胎鼠NTDs的发生.在体视显微镜下可见NTDs胎鼠神经管未闭合,而正常胎鼠发育完好.RT-qPCR检测发现叶酸代谢障碍小鼠NTDs胚胎神经组织中Lig3mRNA的表达水平明显低于对照组(P＜0.05).Western blot检测发现,与对照组相比,叶酸代谢障碍NTDs胎鼠神经组织中Lig3蛋白水平明显降低(P＜0.05).同时,在MTX处理的神经干细胞中,Lig3的表达水平明显低于对照组(P＜0.05).对凋亡相关蛋白Cleaved caspase-3进行检测发现MTX处理后的NTDs胎鼠神经组织及细胞模型中其表达均明显增加,表明细胞凋亡增加.结论:在叶酸代谢障碍前提下,Lig3表达降低,DNA修复功能减弱,细胞凋亡增加,导致NTDs的发生,为NTDs及出生缺陷的防控提供新思路.