SPP1在Wallerian溃变背景下雪旺细胞中的功能及相关分子机制研究

The repair of injured peripheral nerve is always a challenge in clinic. Research on molecules and signaling pathways that contribute to nerve regeneration and functional recovery is extremely important. Recent studies showed that SPP1 was significantly up-regulated in distal Schwann cells during Wallerian degeneration, and the specific loss of SPP1 in Schwann cells impairs axon regeneration. However, the corresponding mechanism is still unknown. In our preliminary experiments, we found that SPP1 overexpression can inhibit cell apoptosis and promote cell proliferation. In addition, SPP1 increased the expression of PKCα and Bcl2 as well as phosphorylated ERK. Based on these observations, we hypothesize SPP1 promote Schwann cell viability to facilitate nerve regeneration. In detail, SPP1 could bind to CD44 receptor, which in turn inhibits apoptosis through PKCα/Bcl2 pathway and promotes proliferation through PKCα/ERK pathway in Schwann cells. In order to test this hypothesis, PKCα siRNA, PKCα agonist and CD44 or αⅤβ3 blocking antibodies will be used in primary cultured Schwann cells to test cell viability. Moreover, PKCα agonist (or PKCα siRNA) will be applied to sciatic nerve injury model of SPP1-/- transgenic (or wild type) mouse to further prove if SPP1 accelerates nerve regeneration and functional recovery in a PKCα dependent manner. Results from aforementioned proposal may provide new treatments for peripheral nerve regeneration.

周围神经损伤修复一直是临床上的治疗难题，研究神经再生相关分子及其信号通路对于神经损伤后再生与功能恢复具有重要意义。有文献报道，SPP1在神经损伤后Wallerian溃变远端的雪旺细胞中表达上调且促进神经再生，但具体机制并不清楚。本课题组实验表明，SPP1能抑制细胞凋亡、促进细胞增殖；同时，SPP1上调PKCα、Bcl2和p-ERK的表达，因此推测SPP1通过促进雪旺细胞存活进而发挥促神经再生的作用；本项目拟在此基础上，通过使用PKCα siRNA、PKCα激动剂、CD44及αⅤβ3阻遏抗体等，证明SPP1通过CD44介导PKCα/Bcl2抑制细胞凋亡、PKCα/ERK促进细胞增殖；建立 SPP1-/- （或野生）小鼠坐骨神经损伤模型，同时给予PKCα激动剂（或PKCα siRNA），以揭示SPP1在体内通过PKCα促进损伤神经的再生和功能恢复的机制，为周围神经损伤治疗提供新思路。

在Wallerian溃变过程中，雪旺细胞会在不同的时期发生增殖、凋亡，同时经历了一系列基因表达的变化，影响着周围神经再生的命运。但这些基因调节雪旺细胞增殖和凋亡的内在机制仍不清楚。本课题组前期预实验的研究结果表明，分泌型磷蛋白1（secreted phosphoprotein 1，SPP1）在大鼠坐骨神经损伤后表达上调，同时上调的SPP1能够促进雪旺细胞增殖，抑制雪旺细胞凋亡；同时 SPP1能够促进蛋白激酶Cα（protein kinase c alpha，PKCα）的表达，那么SPP1是否通过PKCα影响雪旺细胞增殖和凋亡，及如何影响胞内激酶PKCα等问题均不明确。.本项目首先开展了神经损伤后，雪旺细胞中SPP1表达上调的生物学功能研究；初步探究了SPP1在雪旺细胞中发挥功能的相关分子机制；并进一步探索了SPP1通过雪旺细胞中PKCα对雪旺细胞增殖和凋亡的影响及其分子机制。.通过建立大鼠坐骨神经损伤模型，检测了SPP1在损伤远端神经组织中的表达，发现SPP1表达随着时间延长表达呈上调趋势，且在雪旺细胞中表达。进一步实验证实SPP1上调可促进雪旺细胞增殖、抑制其凋亡和迁移，且SPP1能够影响PKCα及Bcl2、p-ERK的变化，并在体内实验中验证了上述结果。随后分析了PKCα在大鼠周围神经损伤后表达的变化及对雪旺细胞的影响，发现PKCα对雪旺细胞增殖和凋亡及相关细胞因子Bcl2、p-ERK等的影响与SPP1是一致的。并在患者周围神经损伤标本中进行了进一步验证，发现SPP1和PKCα的表达情况与之前动物实验是一致的。考虑到SPP1和PKCα之间的密切关系，进一步验证发现SPP1能够通过PKCα促进雪旺细胞增殖、抑制其凋亡。而进一步的机制研究表明，CD44和αvβ3在SPP1介导的PKCα活化及下游信号通路中不可或缺。.结合已有的文献报道及上述研究结果，课题组初步揭示了SPP1和PKCα对周围神经损伤后Wallerian溃变背景下对雪旺细胞的影响，且SPP1可以通过PKCα发挥对雪旺细胞的影响；明确了受体CD44和αvβ3参与SPP1对PKCα的调节；揭示了SPP1/PKCα分别调节雪旺细胞增殖与凋亡的信号通路。本项目研究结果对于阐明周围神经损伤后神经再生的机制、寻找周围神经损伤修复的分子靶点具有重要的理论意义。