Arginase1激活Cdc42介导M2a巨噬细胞诱导神经元轴突再生中的作用及机制研究

Axonal regeneration is the key of therapy for spinal cord injury. Promote axonal growth and synaptic connectivity is one of focus issues. Research shows that M2a can promote axonal regeneration of mature sensory neurons, but its mechanism has not been elucidated. Meanwhile arginase1, an important molecular switch on promote neurons scaffold constitute and axonal regeneration, was significantly increased by M2a activation. Therefore, we speculate that M2a could promote neuron axonal regeneration by up-regulation the expression of Arginase1 to activate Cdc42 signaling pathway. In this project, after the models of neuronal injury and rat spinal cord contusion are made, the effect and molecular mechanism of Arginase1 mediated M2a promote axonal regeneration are claritied by the methods of iRNA, immunohistochemistry, qPCR and Western-blot. The aim of the project is to provide a new targets for clinical treatment of spinal cord injury.

轴突再生困难是脊髓损伤不愈的关键，促进轴突生长、突触连接是当前研究的热点之一。研究表明，M2a型巨噬细胞可促进成熟感觉神经元的轴突再生，但其发生机制尚未阐明；基于巨噬细胞被IL-4激活为M2a亚型时Arginase1的表达显著增高；且Arginase1是促进神经元的细胞支架构成与轴突再生的重要开关分子。因此，我们推测M2a型巨噬细胞可通过上调Arginase1的表达，激活神经元的Cdc42信号通路，促进细胞支架构成，从而达到轴突再生的作用。为此，本项目拟通过体外损伤神经元和脊髓挫伤大鼠模型，采用RNA干扰、免疫组化、实时定量PCR、Western-blot等技术，从分子、细胞及整体不同水平明确Arginase1在介导M2a巨噬细胞促进轴突再生中的作用及相关分子机制，为临床治疗脊髓损伤提供新的靶点。

轴突再生困难是脊髓损伤不愈的关键，促进轴突生长、突触连接是当前神经再生领域的研究热点之一。研究表明，M2a型巨噬细胞可促进成熟感觉神经元的轴突再生，但该作用的具体启动子及信号机制并不明确，该领域的深入研究可为免疫调节参与中枢神经系统损伤修复带来重大突破，也为脊髓损伤修复提供重要的实验手段。本项目在国内外研究的基础上，提出Arg1是M2a巨噬细胞促进轴突再生作用的重要调控因子，从Arg1表达的调控入手，寻求轴突再生的重要靶点。. 通过添加L-Arginase体外处理损伤神经元模型，观察到L-Arginase组与空白组比较，神经元存活数量更多、神经元凋亡数量更少、再生轴突长度更长。提示L-Arginase具有减少损伤神经元凋亡、促神经元轴突再生的作用。建立脊髓挫伤动物模型，分为Model、shSc、shArg1三组，分别植入细胞溶剂、M2a（Arg+）、M2a（Arg-）。伤后4周，观察到实验动物运动功能评分shSc>shArg1/Model；HE染色、甲苯胺蓝染色、Nissl染色阳性细胞数量shSc>shArg1>Model；Neun、Tau免疫组化染色阳性细胞数量shSc/shArg1>Model。提示M2a（Arg+）巨噬细胞具有促进损伤神经元轴突再生及运动功能恢复的作用，但通过Arg1-siRNA干扰的M2a巨噬细胞其促修复作用显著降低，因此证实Arg1在M2a巨噬细胞促进轴突再生过程中具有重要的调控作用。. Cdc42信号通路是轴突再生过程中重要的信号通路，该通路的调控可为轴突再生提供“优质”的细胞内环境。本项目通过WB实验测定三组动物伤后4周Cdc42、N-wasp、Arp2/3的蛋白表达量，shSc>shArg1/Model；Arg1、Tau蛋白表达量shSc>shArg1>Model。因此，本项目首次提出M2a巨噬细胞通过Arg1激活Cdc42信号通路，激活N-WASP,Arp2/3复合体，促进肌动蛋白的动态变化，从而促进中枢神经系统脊神经轴突再生，以明确Arg1分子开关作用的机制。.通过本项目的实施，探索了M2a巨噬细胞促进轴突再生的分子机制，为脊髓损伤修复提供重要的实验学依据，可望推动中枢神经系统损伤修复的免疫调控。