少突胶质前体细胞表观遗传学修饰对脊髓损伤后髓鞘再生的影响及其机制研究

脊髓损伤后脱髓鞘轴突的再髓鞘化是神经功能恢复的前提。成年哺乳动物脊髓损伤后存在内源性髓鞘再生，但无法有效完成髓鞘修复，这一现象与动物成年后体内少突胶质前体细胞（OPCs）因老化而产生的分化障碍有关。研究表明表观遗传学修饰对OPCs的发育分化有重要调控作用，但尚无研究表明OPCs因老化而产生的表观遗传学修饰对脊髓损伤后髓鞘再生的影响，本课题以不同年龄大鼠OPCs为研究对象，采用甲基化特异性PCR及染色质免疫沉淀等技术，比较不同年龄大鼠OPCs的表观遗传学调控特征，包括全基因组DNA甲基化、整体的组蛋白乙酰化及甲基化变化；表观遗传学相关酶的表达变化及其活性改变；OPCs分化成熟相关基因表达变化及其转录调控区域DNA甲基化改变和组蛋白修饰状况；最后运用特异性干预手段改变表观遗传修饰，探索OPCs表观遗传学修饰对脊髓损伤后髓鞘再生的影响及其机制，为促进脊髓损伤后髓鞘再生提供新的思路。

脊髓损伤(SCI)后无法有效完成髓鞘再生与内源性少突胶质前体细胞（OPCs）因衰老而产生的分化障碍有关。研究表明表观遗传学修饰对OPCs 的发育分化有重要调控作用，但尚无研究表明OPCs 因老化而产生的表观遗传学修饰对脊髓损伤后髓鞘再生的影响，因此本课题组在前期研究基础上设想SCI后内源性髓鞘再生不足，可能与OPCs分化相关基因的DNA甲基化和组蛋白修饰异常有关，阐明其具体机制，并采用最佳干预手段，将有望促进SCI后髓鞘再生。为证明这一设想，本课题组以不同年龄大鼠OPCs为研究对象，采用甲基化特异性PCR、染色质免疫沉淀及实时荧光定量PCR等技术手段，比较不同年龄大鼠OPCs分化相关基因表达变化及其启动子区域DNA甲基化和组蛋白修饰异常，并明确其相关性，最后运用特异性干预手段改变OPCs表观遗传修饰，探索OPCs表观遗传学修饰对脊髓损伤后髓鞘再生的影响及其机制。本课题组采用免疫吸附法成功培养了不同年龄组大鼠的脊髓源性的OPCs，并研究了其生物学特性，结果表明本课题组所培养的OPCs纯度在90%以上，随着大鼠的衰老，OPCs在体外的增值能力和分化为成熟少突胶质细胞的能力均明显下降。在甲基化方面，本课题组采用DNA甲基转移酶活性试剂盒检测总体DNMT活性，结果表明随着大鼠的衰老，其OPCs的基因组总体甲基化水平和DNMT活性呈下降趋势；荧光定量PCR和Western blot证实而在此过程中DNMTl活性的下降发挥了主要作用。甲基化特异性PCR实验证实大鼠衰老过程中，新生组与4周组Sox2，Olig1、Id2、Olig2启动子区呈高甲基化状态，而32周组细胞的Sox2，Olig1、Id2、Olig2启动子区呈低甲基化状态。在组蛋白修饰方面，我们通过细胞免疫染色证实OPCs衰老过程中，组蛋白H3，H4整体乙酰化趋势逐渐降低，其中，P300表达逐渐降低，组蛋白去乙酰化酶HDAC1和HDAC2随着OPCs细胞衰老表达逐渐降低。在脊髓损伤动物实验中我们用HDAC抑制剂曲古抑菌素A（TSA）治疗SCI后的大鼠，结果表明治疗组大鼠脊髓组织中MBP表达显著高于对照组，而且大鼠BBB 评分和排尿功能恢复时间也显著高于对照组，这表明HDAC抑制剂可以促进大鼠SCI后髓鞘再生和神经功能恢复。