转录因子ZXDC对脊髓损伤后脊髓下行固有束“功能性中继”调控及分子机制研究

The“functional relay” of descending propriospinal tract (DPST) is an important therapeutic target for spinal cord injury (SCI). We firstly found that JAK2/STAT3 acted as downstream KLF7 signalling pathway was involved in DPST regeneration procession, transcription factor ZXDC can positively regulate the expression of KLF7 and JAK2/STAT3, and promotes DPST axon plasticity following SCI, which suggesting that ZXDC modulate DPST “functional relay” through regulating KLF7 and JAK2/STAT3 signaling pathway, ZXDC is a new regulatory factor in the complex network regulating DPST axon regeneration. To confirm this hypothesis, from the transcriptional, cell and overall levels, we explore the transcriptional regulation mechanism of ZXDC→KLF7→JAK2/STAT3 signaling pathway; To explicit the effect of ZXDC regulation the on cellular morphology, biochemical characteristics and molecular structure of DPST neurons; To clarify whether ZXDC regulation of DPST “functional relay” and functional reconstruction through regulating KLF7 and JAK2/STAT3 signaling pathway; To evaluate the regulation mechanism of ZXDC on the corticospinal tract (CST) and rubrospinal tracts (RST) dominate DPST “functional relay”, and alalysed the ZXDC biology function of ZXDC in DPST “functional relay” deeply and comprehensively.

脊髓下行固有束（DPST）的“功能性中继”作用是脊髓损伤（SCI）后功能重建的重要治疗靶点，我们首次发现：JAK2/STAT3作为KLF7的下游信号通路参与DPST轴突再生，转录因子ZXDC可正向调控KLF7及JAK2/STAT3表达，促进DPST轴突可塑性，因此推测ZXDC可能是调控轴突再生网络中的一个新型转录因子，通过KLF7及下游JAK2/STAT3信号通路调控DPST“功能性中继”作用，为证实这一假说，本研究从转录、细胞和整体水平首次阐明ZXDC→KLF7→JAK2/STAT3信号通路转录调控机制；明确ZXDC对DPST神经元细胞形态、生化特征及分子结构的调控；探讨ZXDC调控DPST“功能性中继”是否依赖于KLF7及JAK2/STAT3信号通路；分析ZXDC对CST/RST支配DPST“功能性中继”的调控机制。全面、深入地解析ZXDC对DPST“功能性中继”的生物学功能。

脊髓损伤（SCI)致残给患者及其家庭带来极大痛苦和巨大的经济负担，因此寻找有效治疗SCI的策略，已成为当前亟待解决的社会问题。脊髓下行固有束（DPST）的“功能性中继”作用是脊髓损伤（SCI）后功能重建的重要治疗靶点。本研究从转录水平、细胞水平和整体水平，阐明ZXDC→KLF7→JAK2/STAT3信号通路转录调控机制；明确ZXDC对多种神经元细胞表型的调控；探讨ZXDC、KLF7、NT-3调控脊髓下行固有束（DPST）“功能性中继”作用。结果发现：（1）离体实验证明ZXDC/KLF7调控损伤后SCNs、DRG、SCs、HT22等多种神经元细胞形态、增殖活性、神经突生长、凋亡迁移的功能作用。证实ZXDC与KLF7及KLF7与JAK2的结合作用；应用JAK2/STAT3信号通路抑制剂AG490证实KLF7对JAK2/STAT3信号通路的调控，验证ZXDC→KLF7→JAK2/STAT3信号通路转录调控机制。（2）在体实验证明ZXDC/KLF7参与SCI损伤再生过程，证实ZXDC/KLF7及NT-3对SCI诱导DPST神经元和MN运动神经元退行性改变的作用。明确ZXDC/KLF7及NT-3对SCI后DPST轴突再生、DPST“功能性中继”、运动神经元可塑性和功能重建的作用。转录组学进一步阐明ZXDC对SCI作用信号通路调控机制。这些问题的解决，阐明了ZXDC/KLF7在SCI后DPST“功能性中继”的生物学功能，为脊髓损伤机制探索新的切入点，也为开发出针对与脊髓损伤的基因治疗提供新的靶点。