The role of the Wnt signalling pathway in proliferation and differentiation of neural stem cells in the neonatal and adult mouse brain

Abstract

Kanonická Wnt/β-katenin signální dráha hraje důležitou úlohu v proliferaci a diferenciaci neurálních progenitorů jak v průběhu embryogeneze, tak postnatálně. V této práci jsme se zaměřili na efekt Wnt signální dráhy na diferenciační potenciál neonatálních a dospělých neurálních kmenových buněk (NS/PCs) izolovaných ze subventrikulární zóny (SVZ) postranních komor myších mozků a jejich elektrofyziologické vlastnosti po osmi dnech in vitro diferenciace. Pro manipulaci Wnt signální dráhy na různých buněčných úrovních jsme použili tři transgenní myší kmeny, umožňující tamoxifenem indukovanou rekombinaci DNA, která vede k inhibici nebo aktivaci této dráhy. Ukázali jsme, že aktivace Wnt dráhy má za následek vyšší expresi β-kateninu u NS/PCs, zatímco její inhibice vede k opačnému účinku. K charakterizaci diferencovaných NS/PCs bylo využito metody terčíkového zámku, imunocytochemického barvení a Western blotu. Po osmi dnech differenciace NS/PCs jsme identifikovali tři elektrofyziologicky a imunocytochemicky rozdílné buněčné typy jejichž incidence je do značné míry ovlivněna kanonickou Wnt signální dráhou, pouze u NS/PCs. Aktivace již zmíněné dráhy potlačila gliogenezi, ale podpořila neurogenezi, zatímco její inhibice vedla k opačnému efektu, tedy k potlačení neurogeneze a podpoře gliogeneze. Prekvapivě,...

The canonical Wnt/β-catenin signalling pathway plays an important role in proliferation and differentiation of neural progenitors during embryogenesis as well as postnatally. In the present study, the effect of the Wnt signalling pathway on the differentiation potential of neonatal and adult neural stem cells (NS/PCs) isolated from subventricular zone (SVZ) of lateral ventricles and their membrane properties were studied eight days after the onset of in vitro differentiation. To manipulate Wnt signalling at different cellular levels, three transgenic mouse strains were used, which enabled inhibition or activation of the pathway using the Cre- loxP system. We showed that the activation of the Wnt signalling pathway leads to higher expression of β-catenin in both postnatal as well as adult NS/PCs, while Wnt signalling inhibition results in the opposite effect. To follow the fate of NS/PCs, the patch-clamp technique, immunocytochemistry, and Western blot were employed. After eight days of NS/PCs differentiation we identified three electrophysiologically and immunocytochemically distinct cell types of which incidence was significantly affected by the canonical Wnt signalling pathway, only in differentiated neonatal NS/PCs. Activation of this pathway suppressed gliogenesis, and promoted neurogenesis,...