S100A4蛋白在感覺神經元再生以及損傷誘導的白質星形膠質細胞遷移過程中的作用.pdf

1、星形膠質細胞(astrocytes,Ast)在中樞神經系統(tǒng)發(fā)育和正常生理功能的維持中具有重要作用。根據Ast在CNS內的分布，將其分為白質Ast和灰質Ast?；屹|Ast主要與神經元協(xié)作形成突觸網絡，白質Ast則參與維持髓鞘化和非髓鞘化軸突上長距離沖動傳導的安全性。Ast在CNS損傷和疾病中也發(fā)揮極其重要的作用。例如Ast參與形成膠質瘢痕(glialscar)，修復損壞的膠質邊界以及血腦屏障等。反應性白質Ast參與形成CNS微環(huán)境進而影響

2、神經再生，參與損傷后膠質瘢痕的形成，促進少突膠質細胞有效地再髓鞘化等。成年哺乳動物白質Ast表達S100A4蛋白，而灰質Ast不表達該蛋白。機械損傷導致白質退形性變時，白質AstS100A4表達量明顯升高。然而，目前尚不清楚S100A4蛋白在CNS內的具體作用。 第一部分 S100A4蛋白在感覺神經元再生過程中的作用 早先的體外實驗發(fā)現(xiàn)，外源性給予S100A4蛋白處理可明顯刺激胎鼠海馬神經元突起生長，保護胎鼠中腦

3、及新生鼠大腦皮質神經元。然而，這些結果均來自純的神經元培養(yǎng)條件，沒有神經元-星形膠質細胞之間的相互交流。因此，本研究采用神經元-星形膠質細胞共培養(yǎng)體系，該培養(yǎng)條件能較好地反映在體的實際情況。首先，我們研究白質Ast對背根神經節(jié)(dorsalrootganglion，DRG)細胞突起生長的影響；接著，進一步研究白質Ast內、外S100A4蛋白在DRG細胞突起再生過程中的作用。結果如下： 1.DRG細胞在多聚-L-賴氨酸包被的cov

4、erslip上的生長情況 我們首先檢測成年Wistar大鼠DRG細胞在多聚-L-賴氨酸包被的coverslip(沒有星形膠質細胞)上的生長情況。在該培養(yǎng)條件下，DRG細胞可以存活，但培養(yǎng)24h未見神經元出芽。 2.DRG細胞與對照siRNA預處理的白質星形膠質細胞共培養(yǎng)，DRG細胞突起生長情況 為闡明胞內S100A4蛋白的作用，我們將DRG細胞與S100A4siRNA處理的白質Ast共培養(yǎng)，觀察DRG細胞突起生長

5、情況。 3.DRG細胞與S100A4蛋白處理的白質星形膠質細胞共培養(yǎng)，DRG細胞突起生長情況 為研究胞外S100A4蛋白是否影響與白質Ast共培養(yǎng)的DRG細胞突起生長，首先，我們制備純的白質Ast，加入重組的S100A4蛋白(5μg/ml)預處理2h，然后將分散的DRG細胞種于其上，共同培養(yǎng)。 結論 本研究發(fā)現(xiàn)：白質Ast能幫助DRG細胞突起生長；白質Ast胞內的S100A4蛋白抑制DRG細胞突起生長；胞外的S1

6、00A4蛋白可有效克服白質Ast胞內S100A4蛋白對DRG細胞突起生長的抑制作用，從而促進神經再生。 第二部分 S100A4蛋白在損傷誘導的白質星形膠質細胞遷移過程中的作用 成年哺乳動物白質Ast表達S100A4蛋白，而灰質Ast不表達該蛋白；機械損傷導致白質退形性變時，白質AstS100A4表達量明顯升高。最近的研究報道，離體條件下抑制白質AstS100A4表達能增加Ast的遷移能力，S100A4蛋白有可能影

7、響Ast對于諸如正常組織完整性破壞之類病理事件的反應。本研究，我們通過在離體和整體水平比較S100A4(+/+)、S100A4(-/-)白質Ast對于機械損傷(scratch)、化學損傷(ethidiumbromide)的反應，研究S100A4蛋白對于損傷誘導的白質Ast遷移的影響，及其在損傷后膠質瘢痕形成中的作用。 1.細胞培養(yǎng)條件下，胞內S100A4蛋白對scratch損傷誘導的白質星形膠質細胞遷移的影響 取自P4大

8、鼠腦胼胝體區(qū)的Ast(白質Ast)表達較高水平的S100A4蛋白。用S100A4siRNA轉染3d后，白質AstS100A4表達水平下降90％以上。對照siRNA轉染的白質AstS100A4表達水平沒有明顯改變。Scratch24h后，在對照siRNA轉染組損傷區(qū)附近，白質Ast表達S100A4水平上調，其突起朝損傷部位延伸；Scratch48h后，表達S100A4的Ast再生突起已長至損傷所造成的缺損區(qū)，但沒有完全覆蓋該部位。

9、 2.動物水平，胞內S100A4蛋白對ethidiumbromide注射誘導的白質星形膠質細胞遷移的影響 向S100A4(+/+)和S100A4(-/-)小鼠單側脊髓背索注射溴乙啶(ethidiumbromide)，注射側出現(xiàn)脫髓鞘化以及膠質細胞壞死，對側也有一定程度的類似反應。S100A4(+/+)和S100A4(-/-)小鼠損傷程度相似。損傷4d后，S100A4(+/+)和S100A4(-/-)小鼠Ast反應相似，但在S10