拮抗LINGO-1促进神经干细胞向神经元定向分化的分子机制及信号通路

申请人的研究证实：LINGO-1拮抗剂具有促进神经干细胞(NSCs)向神经元分化的作用，但机制未明。Mash-1和NeuroD属于bHLH转录因子家族，在神经系统的发育、分化中起关键作用。预实验表明LINGO-1拮抗剂上调Mash-1和NeuroD，提示这是其影响NSCs分化的核心环节。结合前期实验，我们提出了LINGO-1拮抗剂调节bHLH的两个假说：①NSCs上LINGO-1与TrkB绑定且负性调节TrkB；LINGO-1拮抗剂能协同BDNF激活TrkB；pTrkB通过下游信号(PKB、ERK 或PKC？)上调Mash-1和NeuroD；②Nogo-66通过LINGO-1的介导而抑制TrkB活化；LINGO-1拮抗剂能逆转此过程。同时，联合LINGO-1拮抗剂+BDNF进行处理，观察能否促进脑梗死后内源性或移植的NSCs更多地分化为神经元。为开发促进NSCs定向分化的新药提供科学依据。

神经前体细胞（NPCs）能够增殖、自我更新，但NPCs自然分化为神经元的比例很低，单纯内源性NPCs活化和外源性NPCs移植治疗均达不到理想效果。我们前期发现髓鞘抑制蛋白受体拮抗剂可以通过调节转录因子bHLH来促进干细胞分化为神经元，本课题拟在此基础上，进一步探讨其干预NPCs分化方向的分子机制。经过三年的研究，(1) 顺利完成从胎鼠海马提取神经干细胞进行体外培养、增殖及性质鉴定的工作；完成光化学法建立大脑皮层局灶缺血梗死(PCI)模型及鉴定；这些基础工作为下一步的研究奠定了基础；(2) 按计划安排完成了脑梗死后神经细胞损伤的观察：较长的时间内都存在着轴突损伤，这与激活RhoA/ROCK/JNK/c-Jun信号通路有关，并导致轴突再生受抑；而拮抗髓鞘抑制蛋白受体可以逆转这一过程；(3) 按计划安排完成了髓鞘抑制蛋白对NPCs增殖抑制作用的研究：拮抗髓鞘抑制蛋白受体可以减轻这种抑制，促进NPCs增殖，这种作用是通过Notch信号通路发挥的；(4) 按计划完成了LINGO-1与TrkB的分子关系研究，发现LINGO-1与TrkB分子是绑定的，且应用脑源性神经营养因子（BDNF）中和性抗体对LINGO-1拮抗剂神经保护作用的逆转；(5) 按计划完成了TrkB下游信号通路的研究，拮抗髓鞘抑制蛋白受体的作用发挥与Smad1、Hes1、Mash-1、NeuroD这一bHLH家族信号通路有关；(6) 本课题还把研究延伸到了全脑缺血领域，对心跳骤停后脑损伤的髓鞘蛋白表达情况、改善微循环和代谢的影响做了观察；并在此基础上萌发了进一步探究“利用miR-26a调控GSK-3β 和LINGO-1受体促进NPCs 分化和存活治疗缺血缺氧性脑损伤”的思路，并取得了部分结果。以上研究结果逐渐发表，共发表相关SCI论著10篇，中文核心期刊论文3篇，2次在全国大会上进行演讲。目前在读的硕士生2名；合作培养毕业了2位博士生/1位硕士生。本项目的研究结果初步揭示了髓鞘抑制蛋白受体拮抗剂参与影响NPCs分化方向的具体机制，同时也能更好的理解髓鞘抑制蛋白对于NPCs的作用。本研究成果将为髓鞘抑制蛋白受体拮抗剂应于NPCs定向分化的药物研发提供科学根据，也将为NPCs定向分化能力有限这一难题提供一个更有效的方案。