脊髓损伤后Fractalkine -小胶质细胞-星型胶质细胞回路介导胶质瘢痕形成的机制研究

Spinal cord injury (SCI) is a class of serious neurological injury disease, the patient suffered neurological dysfunction, giving a heavy burden on families and society, and therefore attracting more and more people's attention. Glial scar hinder the growth of nerve fibers after SCI, but its formation mechanism is still a lack of in-depth understanding. We found that stem cells can interfere with the body to regulate glial cell proliferation by Fractalkine in the previous study, we hypothesized that the expression of CX3CR1in microglia that mediate activation of astrocytes play a important role in the secondary injury after SCI. Our proposed "Fractalkine - microglial - astrocyte loop" hypothesis may be one of the important mechanisms of glial scar formation. Therefore, this project intends to use in vivo and in vitro experiments, to investigate the role of the " loop" in the glial scar formation after SCI. This study will allow us to further deepen the understanding of the pathophysiology of SCI, and to provide potential therapeutic targets and interventions after SCI.

脊髓损伤（SCI）是一类严重的神经系统损伤性疾病，患者伤后可永残留神经功能障碍，给家庭和社会带来沉重负担，因此越来越受到人们重视。脊髓损伤后期胶质瘢痕阻碍神经纤维生长，但目前对其形成机制仍缺乏全面深入的认识。我们在前期研究中发现体内干细胞可通过 Fractalkine干预调节胶质细胞的增生，我们推测表达CX3CR1的小胶质细胞介导星型胶质细胞激活在SCI后的继发性损伤中起重要作用，而我们提出的" Fractalkine -小胶质细胞-星型胶质细胞回路"假说可能是影响胶质瘢痕增生的重要机制之一。故本项目拟通过体内、体外实验，借助改进的SCI模型，探讨该"回路"在SCI后胶质瘢痕形成中的作用；此研究将使我们进一步加深对SCI后病理生理学机制的认识，丰富SCI领域的研究内容和方法，并为SCI后提供潜在的治疗靶点和干预手段。

脊髓损伤后小胶质细胞迅速活化，吞噬能力增强并释放炎症因子，在脊髓损伤后炎症反应及星形胶质细胞过度增生中起到重要的作用。本研究首先以小胶质细胞膜受体Cx3Cr1(fractalkine受体)为目标，利用基因沉默的方法降低小胶质细胞BV-2 Cx3Cr1的表达，研究发现小胶质细胞Cx3Cr1的沉默促进其炎症小体的激活，但并不能显著影响小胶质细胞的吞噬功能。采用半横断模型分别于脊髓损伤后不同时间点检测星形胶质细胞和小胶质细胞的表达及表型变化。并发现内源性的中脑神经营养因子MANF能调节小胶质细胞由M1型（促炎型）向M2型（抗炎型）转化，进一步采用改良Allen打击损伤模型中于术后1d开始应用微泵持续泵入外源性MANF(5μl，1μg/μl)，发现术后3d M2型的小胶质细胞数量比对照组明显增多(P=0.026), 炎症小体相关蛋白表达降低。研究证明这种转化可能和其抑制炎症小体的激活密切相关。同时发现β-榄香烯（β-elemene）能通过RhoA/ROCK通路抑制小胶质细胞的吞噬功能，从而减轻星形胶质细胞的过度增生和神经元的凋亡。在此基础之上采用静电纺丝技术制备PHBV/PLA/Col纳米支架，其无论是在体外细胞实验还是在大鼠皮下包埋模型、脊髓半横断（3mm缺损）及打击模型中均显示优良的生物相容性和降解性，具有抑制胶质瘢痕形成的特性。通过优化其微纳结构（胶原比例4.5%）并缓释MANF和β-elemene，成功制备具有抑制小胶质细胞活化，减少星形胶质细胞过度增生的纳米纤维支架。为临床上急性脊髓损伤患者手术治疗提供一种潜在的、全新的治疗方法。发表SCI收录学术论文6篇，其中Cell Death Dis, J Tissue Eng Regen Med, Exp Ther Med, Stem Cell Res Ther各1篇，其他IF2以上学术论文2篇；待发表论文2篇。参与国内国际学术会议5人次，作学术报告1次，poster 3篇，获优秀壁报奖1次；培养研究生2人。