CXCL10参与脊髓损伤病...Nrg1神经元保护作用研究.pdfVIP

摘要

摘要

背景：脊髓损伤（spinalcordinjury，SCI）通常是指由外伤（如车祸、摔倒和运动

相关损伤等）或非外伤（如肿瘤、感染或椎间盘退变性疾病等急慢性疾病）引起的脊

髓功能的短暂或永久性丧失。阐明SCI继发性损伤和并发症的发病机制，有利于开发有

效的SCI治疗方法。SCI后，脊髓、脑脊液和外周血中趋化因子10（C-X-Cmotif

chemokineligand10，CXCL10）水平显著升高。目前研究多集中在CXCL10参与SCI后

神经性疼痛方面。体外实验已证实CXCL10具有诱导人胎儿神经元和人NT2神经元凋亡

的作用。体内实验表明，使用CXCL10抗体拮抗CXCL10可缓解SCI后脊髓炎症反应，

同时可见脊髓损伤核心区组织损失减少，但相关作用机制仍无系统研究。基于以上研

究报道，我们推测CXCL10可以直接作用于神经元细胞造成神经元细胞凋亡，还可能通

过加重炎症反应参与神经元损伤。在现有研究中，CXCL10通过调控胶质细胞参与神经

元损伤的相关研究较少，因而此研究方向具有一定的创新价值。SCI后，神经调节蛋白

1（Neuregulin1，Nrg1）水平下调，且现有证据表明Nrg1在SCI后发挥保护神经元的作

用，提示Nrg1用作为神经保护剂治疗SCI后神经元损伤，具有一定开发潜力。有关成年

哺乳动物中枢神经系统（centralnervoussystem，CNS）损伤后神经再生过程中Nrg1的

作用仍需进一步研究。

目的：本研究旨在阐明CXCL10在SCI病理条件下神经元损伤中的可能作用及Nrg1

的潜在神经元保护机制。基于已有研究，我们推测SCI病理条件下，CXCL10可能直接

作用于神经元细胞造成神经元细胞凋亡，还可能通过调控星形胶质细胞和小胶质细胞

激活参与神经元损伤。在此基础上，明确Nrg1是否具有抑制CXCL10介导的神经元损伤

作用，进而在发挥神经元保护作用。

方法：首先，我们使用生物信息学技术分析GEO数据库，明确Cxcl10和Nrg1在不

同年龄SCI小鼠以及小鼠SCI后不同时间点的表达变化情况。随后，我们通过体内实验

探讨SCI慢性期小鼠脊髓组织CXCL10的表达水平变化，并通过免疫荧光双标法检测

CXCL10受体CXCR3在损伤脊髓神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞中表达变化情况，

为研究CXCL10在SCI后对上述细胞的作用提供依据。之后，我们通过CCK8实验探究

CXCL10和Nrg1单独或联合给药对HT22神经元和NSC34神经元存活的影响，并通过体

外SCI细胞划痕模型探究上述干预对细胞划伤愈合的影响。最后，通过CCK8和体外SCI

细胞划痕模型实验，明确CXCL10是否通过促进BV2小胶质细胞和MA星形胶质细胞激

活并分泌促炎因子，影响HT22和NSC34神经元存活以及细胞划痕愈合，并进一步验证

Nrg1在这一过程中发挥神经元保护和促进细胞划痕愈合的信号通路。

结果：生物信息学分析结果表明SCI小鼠损伤后1天、3天和7天，以及青年和老年

SCI小鼠中，Cxcl10表达水平升高，而Nrg1表达水平下降。SCI8周后，小鼠脊髓损伤区

炎症激化，CXCL10和CXCR3高表达。SCI后，脊髓神经元、星形胶质细胞和小胶质细

I

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胞中CXCR3表达水平均显著上调。体外实验表明，CXCL10直接作用于神经元细胞时，

可导致HT22细胞和NSC34细胞凋亡及细胞活力下降，但不足以抑制两种细胞划伤的愈

合。Nrg1可通过拮抗CXCL10的神经元存活抑制作用来保护神经元，同时通过拮抗

CXCL10对神经突生长的抑制作用，促进划痕愈合。最后，我们发现CXCL10作用于未

预激活或LPS预激活的BV2小胶质细胞和MA星形胶质细胞后，BV2细胞和MA细胞分泌

物（含有TNF-α，以及IL-1β或IFN-γ）可抑制HT22细胞和NSC34细胞的划伤愈合，而

Nrg1可通过pSTAT5或pErk1/2通路，拮抗BV2细胞和MA细胞条件培养基的促凋亡作用，

促进划伤愈合。

结论：综上，CXCL10主要通过激活BV2小胶质细胞和MA星形胶质细胞分泌细胞