脊髓损伤微环境中小胶质细胞对血管新生的作用及机制研究

Spinal cord tissue repair after injury relies on vasculature rebuilding which starts with angiogenesis. In the microenvironment of the injured spinal cord, microglia play different roles in angiogenesis, according to the states of activation, while the mechanisms remain unknown. We previously found that inhibition of MyD88 pathway enhanced microglia polarization to anti-inflammatory state which benefits the nervous tissue repair after spinal cord injury. We also found that there were direct contact between microglial cells and the capillary in the lesion area, which makes Notch function possible. Based on that microglia regulate the development of embryonic brain vasculature, we deduce that microglia may regulate angiogenesis after spinal cord injury via damage associated factors of the microenvironment and the signal cascades per se, in paracrine and cell-cell contact patterns. This project plan to explore the factors in the microenvironment that determine microglia activation status and spinal angiogenesis, and elucidate the effect of MyD88 pathway on microglial polarization and on Notch signaling. Ultimately this project will uncover the way and key molecular mechanisms of microglia for angiogenesis after spinal cord injury, and enhance the restoration of vasculature and nervous tissue with the aid of these findings. Our study will increase the knowledge of the roles of microglia in spinal cord repair, and will provide new clue for the therapy to spinal cord injury.

脊髓损伤后的神经组织修复有赖于以血管新生为首要步骤的血管重建。脊髓损伤微环境中小胶质细胞不同激活状态对血管新生的效应不同，但机制不明。我们发现抑制MyD88途径可使小胶质细胞向抗炎方向极化而有利于脊髓组织修复，且小胶质细胞在脊髓损伤区与毛细血管存在直接接触，可利用Notch信号。因小胶质细胞可调控胚胎脑的血管发育，我们推测小胶质细胞能以脊髓损伤微环境中的因子和自身信号为主要调控因素，以旁分泌和细胞接触方式作用于血管新生。本项目拟用小鼠脊髓损伤模型和体外细胞培养体系，研究脊髓损伤微环境中决定小胶质细胞激活状态和血管新生的因素，阐释小胶质细胞MyD88途径对极化的作用及其与Notch信号的协同关系，揭示小胶质细胞对脊髓血管新生的调控方式及关键分子机制，并利用此机制促进脊髓损伤局部血管系统-神经组织的修复。本研究将深化小胶质细胞在脊髓损伤修复中作用的认识，并为脊髓损伤救治提供新的思路。

本项目以脊髓损伤的修复为目的，针对损伤局部血管断裂、血供中断问题，拟对小胶质细胞对血管网及血-脊髓屏障的修复作用及其机制进行深入研究。受小胶质细胞在神经发育过程中指导并增加血管网密度的启发，以及既往研究报道的小胶质细胞在脊髓损伤后活化表型的改变等研究提示，本项目采用抑制剂和病毒感染等多种方法，对小胶质细胞的固有免疫炎性信号MyD88途径进行抑制，在脊髓损伤动物模型和其他神经疾病动物模型中观察小胶质细胞的活化表型转变及其对损伤微环境的作用，以期促进血管新生和脊髓神经组织的修复。经过实验探索，取得以下结果：（1）优化了大鼠和小鼠原代小胶质细胞的分离和培养方法，极大地增加了原代小胶质细胞的数量和质量，为项目的后续研究奠定了良好基础，也为小胶质细胞研究创造了条件。（2）在此基础上，采用选择性抑制剂和慢病毒转染等方法对原代小胶质细胞的MyD88信号进行抑制，发现小胶质细胞的活化表型向抗炎性的M2方向转变，并可改善血管内皮细胞在炎性刺激条件下的迁移。（3）动物在体抑制MyD88信号可促使脑内小胶质细胞M2极化，显著改善中枢神经系统微环境，降低神经兴奋毒性引起的脑内神经炎症，降低神经元死亡，提高动物生存率。（4）创建聚乙二醇（PEG）-小胶质细胞移植方法，优化脊髓损伤局部细胞移植体系。PEG促进小胶质细胞存活，细胞移植向脊髓损伤动物局部移植MyD88抑制的小胶质细胞，脊髓损伤的大鼠有更好的运动功能表现。特异性地剔除小胶质细胞中的MyD88基因，结合PEG-小胶质细胞移植将可能为脊髓损伤提供新的治疗思路。通过以上研究，本项目阐明了抑制小胶质细胞MyD88信号在改善脊髓损伤微环境中的机制，并提示抑制小胶质细胞MyD88信号对血管重建的有益作用，研究优化和创建的技术方法对基础研究和未来临床治疗脊髓损伤都具有重要的潜在价值。