内源性神经干细胞(NSCs)的存在为脊髓损伤(SCI)后细胞替代治疗带来了新希望,但因神经元分化比例过少,内源性神经发生对SCI后神经功能恢复作用有限,且SCI后NSCs分化的调控机制未明,无法施加积极的干预措施。最新研究发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACIs)对某些干细胞的分化有重要的调控作用,能促进脑卒中后的神经功能恢复,但具体机制不详。因而本项目拟研究HDACIs对SCI后内源性神经发生的调控作用,运用免疫荧光、Western Blot、原位杂交、RT-PCR、RNA干扰等方法观察组蛋白乙酰化修饰对SCI后内源性NSCs分化的影响,并对神经发生起关键调控作用的Wnt/β-catenin信号通路在这其中的作用进行重点探讨,以阐明HDACIs调控SCI后神经发生的具体分子机制。本项目的研究将为以激发机体内源性修复潜能的SCI治疗新策略奠定实验基础,也为其他神经损伤修复研究提供借鉴。
Spinal Cord Injury;Valproic Acid;Neural Stem Cells;Neurogenesis;P21
背景与目标脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)在全球每年的发病率为0.002%-0.004%,每年新增约十余万病人,现有约250万患者。脊髓损伤后患者的生活能力低下,给家庭和社会造成沉重的负担,目前尚缺乏正真有效的治疗手段。成年神经干细胞(neural stem cells,NSCs)的发现为脊髓损伤后的细胞替代治疗带来了新的曙光,但自然状况下SCI后内源性神经发生的水平较低,且不能形成有效的神经通路,对神经功能恢复作用有限,具有较大的干预空间。表观遗传机制在调控细胞增殖与分化方面有特殊作用,而最近有关组蛋白乙酰化修饰的研究进展则为我们研究NSCs分化调控机制以及干预SCI后内源性神经发生提供了理想的切入点。研究发现,组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitors,HDACIs)如丙戊酸(valproic acid, VPA)、曲古抑菌素A能促进缺血、外伤后的神经功能恢复,具有一定的神经保护作用,具体机制尚不清楚。因而,本项目观察给予HDACIs——VPA 干预后SCI大鼠神经功能恢复变化,并探讨内源性神经再生及相关机制。方法动脉瘤夹夹持法建立SD(Sprague Dawley)大鼠脊髓损伤动物模型,予以150 mg/kg VPA 2/d,连续14d,于伤后1w、2w、3w、4w、5w、6w、7w、8W分别进行BBB(Basso–Beattie–Bresnahan)评分和下肢运动诱发电位(Motor evoked potentials,MEPs)和体感诱发电位(somatosensory evoked potentials, SEPs)检测;行PCR、Western Blot以及免疫荧光染色观察内源性NSCs增殖及分化情况;离体培养SCI后大鼠成年脊髓神经干细胞,予以VPA处理,检测NSCs细胞增殖及分化情况;流式细胞仪测定VPA对NSCs细胞周期影响,测定细胞周期调控因子 P21基因及蛋白表达。结果相比SCI对照组,VPA干预组的BBB评分更高,MEPs和SEPs峰潜伏期更接近假手术组;基因及蛋白水平检测均显示VPA干预没有影响神经干细胞标志物Nestin的表达,但显著增强了新生神经元标志物DCX(doublecortin)表达;在培养的成年SCI大鼠NSCs中,VPA呈剂量依赖性的抑制了NSCs的