TGF-β－Smad3信号转导在CNS损伤后胶质疤痕形成和神经再生中的作用

中枢神经系统(CNS)损伤后胶质疤痕形成的机械屏障和星形胶质细胞分泌抑制神经再生的ECM分子形成的分子屏障是受损神经再生不能从而导致功能障碍的主要原因，TGF-β在CNS损伤后胶质疤痕形成中起着重要促进作用，我们研究发现受TGF-β调节的转录因子Smad3基因敲除明显减少损伤后胶质疤痕形成和促进伤口的愈合。为此，我们推测CNS损伤后存在这一链式信号调节通路，即"TGF-β－TGF-β受体（TβR）－Smad3－促进星形胶质细胞反应/CNS损伤后胶质疤痕形成－星形胶质细胞表达抑制神经再生的ECM分子－抑制神经再生－延缓伤口愈合－功能障碍"。 本研究围绕这一链式信号调节通路，通过SiRNA技术在不同位点上阻断TGF-β－TβR－Smad3的信号转导，证实TGF-β－Smad3信号转导在神经再生中的作用，为可能的信号转导之靶点干预来促进CNS损伤后功能恢复提供理论基础。

目前已明确CNS损伤后，星形胶质细胞激活、由损伤周围向损伤中心部位移行、进而在损伤中心部位而形成胶质疤痕构成机械屏障，通过机械性的阻碍机制阻挡神经向前生长。同时胶质疤痕内主要细胞构成之星形胶质细胞还合成和分泌大量抑制神经再生的细胞外间质（extracellular matrix, ECM）分子，如neurocan、phosphacan，构成分子屏障，通过分子机制抑制受损神经的再生。星形胶质细胞为主的胶质疤痕不仅在神经再生中起着严重的负面作用，同时是多种原因脑损伤后继发癫痫的病理基础。我们发现TGFβ重要转录因子之一Smad3基因敲除后，脑损伤后的胶质疤痕形成显著减少，伤口愈合加快，炎症反应明显减轻以及包括fibronectin, lamnin, 和对神经再生起主要抑制作用的chondroitin sulfate proteoglycans（CSPGs）之neurocan等ECM明显减少。.本研究通过对SiRNA干扰TGFβ信号转导的下游转录因子Smad3，观察对培养神经细胞神经突起和相关影响突起生长的蛋白合成的影响。结果发现：1），TGFβ1促进神经元突起的延伸及突触蛋白Synapsin1的合成，而Smad3-SiRNA抑制神经元的生长，并抑制TGFβ1对神经元生长的促进作用；2）TGFβ1促进星形胶质细胞的增殖，而Smad3-SiRNA成功沉默Samd3基因的表达，并阻断TGFβ1对星形胶质细胞增殖的促进作用；3）经TGFβ1及Smad3-SiRNA处理的星型胶质细胞培养液对神经元的生长分别起到抑制和促进作用，而TGFβ1促进星型胶质细胞分泌Neuroncan蛋白及Phosphacan蛋白，Smad3-SiRNA则抑制这些蛋白的分泌；4）TGFβ1抑制星形胶质细胞向神经元细胞转化，而Smad3-SiRNA则减弱TGFβ1对此转化的抑制作用；5）通过鼻腔注入TGFβ1对大鼠海马损伤有显著保护作用，减少神经细胞变形坏死，并改善大鼠受损的学习记忆功能。6）Smad3基因受干扰后，脑损伤所致TβRII和Smad3的神经细胞高峰表达系在损伤早期，且早期无星形胶质细胞表达，同时也是神经细胞死亡的高峰期，而在星形胶质细胞的表达则在胶质疤痕形成时期，即损伤后期。.以上结果表明：在神经细胞内的TGFβ-Smad3信号转导有神经保护作用，同时有促进神经突起再生的作用，而在星形胶质