电刺激调控NRG1促进周围神经损伤修复的作用及机制研究

Peripheral nerve long segment defect is still an unresolved problem in the world. Existing treatments can restore the continuity of neural structures, but neurological function recovery was still unsatisfactory. Literature and our preliminary research confirm that electrical stimulation (ES) can promote Axon growth, enhance Schwann cell myelination and improve nerve function. However, the exact mechanism is not fully understood. Neuregulin 1 (NRG1) can promote Schwann cell proliferation, differentiation and remyelination, play an important role in the nerve myelinization process. Our recently study on ES regulating nerve cell regeneration show that, different ES parameters can influence NRG1 expression in dorsal root ganglion neurons. Based on our preliminary study, we apply the functional evaluation，morphological and molecular biology method to investigate the mechanism of ES regulate NRG1 expression in neurons and Schwann cells, to reveal the role of NRG1 in the ES promoting remyelination, and clarify the function of NRG1 in ES repairing peripheral nerve injury. These findings will expand awareness of ES promoting the nerve regeneration and provide the evidence for the application of electrical stimulation in clinic.

长节段周围神经缺损治疗是尚未解决的世界性难题。现有治疗方法能够恢复神经结构的连续性，但神经功能恢复不尽人意。我们前期研究发现电刺激（ES）能够促进轴突生长，增强雪旺细胞成髓鞘能力，改善神经功能，但其调控机制不清。神经调节蛋白（NRG1）可促进雪旺细胞的增殖、分化和成髓鞘，在神经髓鞘化过程中起重要的调节作用。我们在ES调控神经细胞再生的预实验中进一步发现，不同参数的ES能够影响背根神经元内NRG1的表达。由此，我们提出ES调控NRG1促进髓鞘再生是促进受损周围神经修复的重要机制的科学假说。本课题拟综合动物行为学、形态学和分子生物学等方法，研究ES调控神经元和雪旺细胞表达NRG1的分子机制；揭示NRG1在ES促进再髓鞘化中的作用和机制；阐明NRG1在ES促进周围神经损伤修复中的功能意义，为ES促进周围神经损伤功能修复在临床中应用提供理论依据。

长节段周围神经缺损治疗是尚未解决的世界性难题。现有治疗方法能够恢复神经结构的连续性，但神经功能恢复不尽人意。我们前期研究发现电刺激（ES）能够促进轴突生长，增强雪旺细胞成髓鞘能力，改善神经功能，但其调控机制不清。神经调节蛋白（NRG1）可促进雪旺细胞的增殖、分化和成髓鞘，在神经髓鞘化过程中起重要的调节作用。我们在ES调控神经细胞再生的预实验中进一步发现，不同参数的ES能够影响轴突NRG1的表达。由此，我们提出ES调控NRG1促进髓鞘再生是促进受损周围神经修复的重要机制的科学假说。.本项目围绕这一科学问题，在前期研究的基础上，综合动物行为学、形态学和分子生物学等方法，在构建体内外ES模型的同时，筛选和优化ES参数，并进一步研究ES调控神经元和雪旺细胞表达NRG1的分子机制，揭示NRG1在ES促进再髓鞘化中的作用和机制，阐明NRG1在ES促进周围神经损伤修复中的功能意义。.课题按照原计划顺利展开，率先在体外研发了一套可满足不同成像要求的电刺激-细胞培养系统，申请并获得国家专利1项，并利用该系统构建了体外DRG-SCs-ES共培养模型，全面筛选并获得了可有效促进神经生长和促进髓鞘生成的电刺激参数；研究发现ES可显著促进神经轴突生长，调控SCs细胞的增殖、分泌、迁移等生物学行为，共培养模型可见ES调控的SCs围绕神经轴突髓鞘化能力显著优于对照组；进一步的机制研究发现，NRG1-ErbB3通路是ES调控SCs包绕神经轴突成髓鞘的主要调控机制；在体研究中，联合前期研发的三维导电仿生支架开展神经缺损修复研究证实，该方案可显著加快感觉神经再生速度，促进损伤神经轴突重新髓鞘化进而使得神经传导功能和运动功能得以恢复。.本研究的顺利完成，为进一步阐明ES改善周围神经损伤的机制提供新的学术见解，为开发更有效的周围神经损伤功能恢复策略提供作用靶点，同时也为包括脊髓损伤在内的多种脱髓鞘疾病的治疗提供了理论依据，具有重要的理论、临床意义和良好的推广潜力。