GSK3β信号通路调节少突胶质前体细胞分化的机制研究

Differentiation of oligodendrocyte precursor cells (OPC) into oligodendrocytes (OL) is a crucial step in the formation of myelin in the central nervous system. Thus, the regulatory mechanisms of OPC differentiation are very important to myelin-related diseases and the cure of myelin injuries. However, the regulatory mechanisms of OPC differentiation are still unclear. Recent researches show that GSK3β is a key signaling factor for cell proliferation, which regulates the differentiation of neural stem cells and neurogenesis. But there are no reports whether GSK3β regulates the differentiation and development of OPC. Our preliminary data showed that inhibition of GSK3β decreases MBP expression, so GSK3β may affect the differentiation of cultured OPC. In this project, we will continue to study how the GSK3β signaling pathway regulates the differentiation of OPC and the maturation of OL using combined techniques, including western blot, immunocytochemistry, flow cytometry, OPC primary culture, RNA inteference and Cre-Lox-based animal models. This project will reveal the regulatory mechanisms of GSK3β signaling pathway on OPC differentiation and myelin development from the few reported intracellular signaling pathways aspect and provide new potential treatment targets for myelin-related diseases and the new drug screening.

少突胶质前体细胞（OPC）分化为成熟的少突胶质细胞（OL）是神经系统中髓鞘发育的重要环节。因此，OPC分化的调控机制对于髓鞘相关疾病及髓鞘损伤后的修复治疗具有重要意义。然而目前对OPC分化的调控机制仍不完全清楚。最近研究表明GSK3β是调控细胞增殖的重要信号因子，影响神经干细胞的分化及分裂，但是否参与OPC的分化和发育还未见报道。我们前期工作表明抑制GSK3β，减少了OL细胞的特征蛋白MBP的表达，揭示GSK3β可能调节OPC的分化。本项目将综合利用western blot、免疫组化、流式细胞术、OPC原代培养，RNA干扰，Cre-Lox技术建立条件性基因敲除动物模型等多种实验技术，研究GSK3β信号如何调节OPC的分化和OL的成熟。该项目将从目前报道较少的细胞内信号通路途径着手，揭示GSK3β信号通路如何调节OPC分化和髓鞘发育，为髓鞘相关疾病及新药的筛选鉴定提供潜在的新治疗靶点。

大量研究表明，少突胶质细胞（oligodendrocytes，OL）发育异常、脱髓鞘或髓鞘再生障碍参与了中枢神经系统（central nervous system, CNS）多种疾病的形成。少突胶质前体细胞（oligodendrocyte precursor cells，OPC）分化为成熟的少突胶质细胞是神经系统中髓鞘发育的重要环节。因此，OPC分化的调控机制对于髓鞘相关疾病及髓鞘损伤后的修复治疗具有重要意义。多种因子已被证实可以促进或抑制OL的分化及髓鞘化。然而糖原合酶激酶3（glycogen synthase kinase 3, GSK3）在OPC的分化和OL的发育中的作用还是未知的。在本项目中，我们综合利用原代OPC培养、分子生物学、细胞免疫组化、流式细胞术、RNA干扰、Cre-Lox小鼠模型等技术手段，从体内外研究了GSK3信号通路对于OL发育的调节机制。.结果表明，pGSK3β和tGSK3β特异性分布于神经元和少突胶质细胞系中，星形胶质细胞和小胶质细胞中没有表达，并且在OPC分化过程中被激活，可以推断GSK3β对于参与髓鞘形成具有重要作用。体外利用GSK3β特异性抑制剂LiCl或ARA或干扰RNAi抑制GSK3β活性后，阻碍了OPC的正常发育和分化。相反，体外过表达GSK3β活化质粒可促进OPCs的分化。dUTP和Ki67染色显示GSK3β对OPC分化的作用不是通过诱导细胞凋亡引起的，其机制是通过调节β-catenin的核定位及OPC分化因子的转录。我们的结果表明抑制GSK3β降低了Sox10, Olig2, Sip1, MRF, and YY1的表达，但对Sox6 和 Sox2没有影响。这些结果显示GSK3β在OPC分化过程中的一个重要作用是增加一些正向转录因子的表达。体外研究显示，条件性敲除GSK3β小鼠，髓鞘发育严重受损，髓鞘相关蛋白MBP，MOG，CNP等的表达都显著降低，表明GSK3β对髓鞘发育具有非常重要的作用。综合这些研究结果，精确调控GSK3β活性可能作为治疗髓鞘相关疾病的一个手段。