电针与MSCs移植协同下调CSPGs促进受损伤脊髓轴突再生的机制研究

我们在前期国家自然科学基金（30472132）资助的研究中发现，督脉电针联合MSCs移植可以下调受损伤脊髓内抑制轴突再生分子硫酸软骨素蛋白多糖(CSPGs)的表达，从而促进轴突再生及脊髓功能恢复。现在不清楚督脉电针与MSCs移植联合应用是通过何种机制下调CSPGs的表达。我们先前的研究和相关文献报道，电针可以提高受损伤脊髓内腺苷和环磷酸腺苷(cAMP)的水平。现已证实，高浓度的腺苷和cAMP可以调控小胶质细胞减弱炎症反应，抑制星形胶质细胞的增殖。因此本项目假设，督脉电针联合MSCs移植可能协同提高受损伤脊髓内腺苷水平，激活腺苷A2a受体介导的cAMP信号，抑制小胶质细胞分泌促炎因子，进而减轻促炎因子引起的星形胶质细胞增生及其分泌CSPGs，改善损伤区微环境，促进轴突再生，修复脊髓神经传导功能。这将为临床治疗脊髓损伤及其相关的神经退行性疾病(如多发性硬化)提供一种新策略以及修复机理。

众所周知，脊髓损伤后轴突再生失败的原因部分归因于胶质疤痕形成的非许可环境。胶质疤痕主要是由反应性星形胶质细胞形成。反应性星形胶质细胞可依赖于它分泌的抑制再生分子和促进再生分子之间的平衡来抑制或促进轴突再生。硫酸软骨素蛋白多糖（CSPGs）是反应性星形胶质细胞分泌的一类主要抑制分子。我们前期的实验结果表明，督脉电针联合MSCs 移植可以下调受损伤脊髓内抑制轴突再生分子硫酸软骨素蛋白多糖(CSPGs)的表达，从而促进轴突再生及脊髓功能恢复。现在不清楚督脉电针与MSCs 移植联合应用是通过何种机制下调CSPGs 的表达。因此，本研究假设，督脉电针联合MSCs 移植可能协同提高受损伤脊髓内腺苷水平，激活腺苷A2a 受体介导的cAMP 信号，抑制小胶质细胞分泌促炎因子，进而减轻促炎因子引起的星形胶质细胞增生及其分泌CSPGs，改善损伤区微环境，促进轴突再生。本研究结果显示：督脉电针联合MSCs移植治疗全横断脊髓损伤大鼠能提高脊髓损伤区内的NT-3和cAMP水平，但对腺苷水平没有影响；督脉电针能促进脊髓内CGRP的表达和受损神经元的存活；督脉电针联合MSCs移植治疗可以减少小胶质细胞/巨噬细胞的激活；在脊髓损伤后3d，7d和14d，督脉电针联合MSCs移植治疗可降低促炎的因子(TNF-α和IL-1β)的RNA和蛋白水平的表达，并且增加抗炎因子IL-10的RNA和蛋白表达，与此同时，伴随着CSPG和GFAP的RNA和蛋白表达下降以及轴突的再生。此外，在体外研究结果显示TNF-α，IL-1β可刺激星形胶质细胞增殖和上调GFAP和CSPGs的表达，并随着EGFR和STAT3表达上调。上述研究结果表明，督脉电针联合MSCs移植治疗全横断脊髓损伤大鼠可通过提高cAMP或NT-3水平抑制胶质细胞分泌促炎因子，进而减轻了因促炎因子引起的星形胶质细胞过度增生和CSPGs的分泌，改善损伤区的微环境，促进了轴突的再生。这将为临床治疗脊髓损伤及其相关的神经退行性疾病提供一种新策略以及修复机理。