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    研究背景
    中樞神經係統極易受到外傷和基因缺陷造成的損害 ,而損害後的再生和功能恢複極為有限 。我國至少有200萬例脊髓損傷患者 ,並且終身殘疾 ,給患者帶來極大痛苦以及家庭和社會的沉重負擔 。CNS多種神經精神疾病都和髓鞘破壞密切相關 ,髓鞘修複是神經精神疾病治療和CNS損傷修複的關鍵內容 。深入研究髓鞘形成以及髓鞘再生和修複的調控機製 ,能夠為脫髓鞘疾病治療和CNS損傷修複提供潛在的靶點 ,因此具有十分重要的意義 。

    少突膠質細胞是CNS中形成髓鞘的一類大膠質細胞(如下圖所示) ,神經元軸突髓鞘的形成可以確保神經電信號快速和精準的傳導 。當CNS受到損傷破壞後 ,少突膠質細胞在病理條件下要經曆脫髓鞘 、凋亡 、前體細胞增殖和再髓鞘化等一係列過程 。但是 ,基礎和臨床研究都表明 ,在神經損傷的病理條件下 ,少突膠質細胞自發的再髓鞘化比例非常低 ,嚴重阻礙了神經再生與修複 。如何有效治療中樞神經損傷已成為世界性的醫學難題 。成體神經組織中存在大量的少突膠質前體細胞(OPC) ,理論上這些細胞應該具有分化且形成髓鞘的潛力 。為何神經損傷後這些OPC不能有效分化和形成髓鞘一直是困擾科學家的難題 。一個可能原因是成年神經組織的微環境發生了改變 ,缺少促進OPC分化的胞外信號 ,導致OPC分化和髓鞘化無法有效進行。由於增加細胞外因子會影響CNS的許多其他功能 ,因此解決這個難題的一種有效策略就是 :直接和特異性地改變與分化相關的少突膠質細胞內信號網絡,促進OPC分化和髓鞘化 ,從而達到再生修複的目的 。

    一些中樞部位修複失敗的原因是由於在損傷區存在有抑製OPCs分化的因素 :Notch通路係統與少突膠質細胞分化關係密切 。組織病理學研究發現 ,星型膠質細胞表達Jagged-1 ,作用於少突膠質細胞Notch-1受體 ,使聚集在損傷周圍的OPCs成熟及分化受到抑製 ,從而抑製少突膠質細胞成熟 ,導致髓鞘修複障礙 。有研究者推測y一分泌酶缺失才是使髓鞘再生失敗的主要原因 ,分泌酶是一種Notch信號的抑製因素 ,它可以阻止Notch信號的傳導 。在腦發育階段 ,Olig2及其同源異構體Nkx2.2的表達是OPCs分化成少突膠質細胞必需的轉錄因子 ,這兩種蛋白表達啟動髓鞘基因表達 。PDGF是胎兒OPCs的有絲分裂原,但它不僅調控OPCs數量 ,還影響細胞分化 。在Cuprizone誘導脫髓鞘模型時 ,小鼠實驗提示PDGF在成人髓鞘修複過程中起關鍵作用 。

    研究模型

    南宮娛樂已經掌握了對少突膠質前體細胞OPC進行分離培養的技術 ,並建立體外分化模型 ,以模擬體內OPC的發育過程 。取胚胎大鼠 ,於手術顯微鏡下取出脊髓 ,用胰酶消化後加入OPC培養液 ,吹打促使細胞從脊髓組織中解離 ;吸取細胞懸液 ,通過非特異性差異黏附法與A2B5-IgM抗體免疫篩選法結合 ,從胚胎大鼠脊髓來源的細胞懸液中分離 、純化OPCs ,用含成纖維細胞生長因子-2和血小板源性生長因子的培養液作擴增培養 。用於體外誘導分化的OPC種植於特殊包被的蓋玻片上 ,加入三碘甲狀腺氨酸和神經營養因子-3誘導OPCs分化 ,最終分化為成熟的少突膠質細胞(OLs) 。

    OPCs及其分化細胞的特性通過形態學觀察和免疫化學染色法鑒定 。在包被的基底麵上 ,OPC細胞呈貼壁生長 。胞體透亮略呈紡錘形 ,並伸展出對稱的雙極或三極的細長突起 ,顯示了典型的OPC形態特征(圖1A) 。用含有T3的分化培養液替換原來的OPC培養液 ,2-3天後 ,OPC失去了原有的形態特征 ,並伸展出多個細長突起 ,呈逐級分支的典型網狀結構(圖1B) ;6 ~8天後 ,細胞逐漸成熟或趨向老化 ,細胞呈蛛網狀 、OL樣形態 ,部分細胞聚集成團(圖1C) 。免疫組織化學觀察結果(圖2)顯示 :經T3誘導分化後 ,細胞逐漸表達成熟前期或成熟OL的特異性蛋白O4 、O1 、RIP和MBP ,並呈現出蛛網狀 、具有豐富的各級枝狀突起的典型OL形態 。

    研究案例
    目的 :研究NMDA受體在少突膠質細胞分化中的作用
    結論 :NMDA受體參與調節少突膠質前體細胞的分化及髓鞘形成
    路線 :
    • 運用免疫化學的方法 ,檢測了體外培養細胞以及在體腦片上NMDA亞單位GluN1 、GluN2A 、GluN2B的表達
    • 利用體外純化培養的大鼠OPC體係 ,發現NMDA刺激可劑量依賴性的調節少突膠質細胞髓鞘蛋白MBP的表達 ;而給予NMDA受體的拮抗劑或用RNA幹擾的方法下調GluN1的表達 ,則可以抑製NMDA促進MBP表達的效應
    • 通過檢測少突膠質細胞階段特異性標識分子NG2/O4/O1/MBP/MOG的表達 ,證實NMDA受體主要在調節少突膠質細胞從O4 、O1陽性的未成熟階段向MBP 、MOG陽性的成熟階段分化過程中發揮作用
    • 運用DRG/OPC的共培養體係 ,給予NMDA刺激可增加髓鞘的節段數 ,說明NMDA受體參與調節髓鞘形成過程
    • 針對銅腙誘導的毒性脫髓鞘小鼠模型 ,在髓鞘再生階段給予NMDA受體拮抗劑 ,經檢測可觀察到髓鞘再生明顯受到抑製
    核心文獻
    • Expansion of oligodendrocyte progenitor cells following SIRT1 inactivation in the adult brain. Nat Cell Biol. 2013 Jun;15(6):614-24. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23644469
    • Franklin RJ, Ffrench-Constant C. Remyelination in the CNS: from biology to therapy. Nat. Rev. Neurosci. 2008;9:839–855. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18931697
    • Sonic hedgehog-regulated oligodendrocyte lineage genes encoding bHLH proteins in the mammalian central nervous system. Neuron. 2000;25:317–329. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10719888
    • Sirt1 contributes critically to the redox-dependent fate of neural progenitors. Nat. Cell Biol. 2008;10:385–394. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18344989
    • HDAC1 and HDAC2 regulate oligodendrocyte differentiation by disrupting the beta-catenin-TCF interaction. Nat Neurosci. 2009 Jul;12(7):829-38. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19503085

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