rTMS通过调控自噬应激与HDAC6的交互作用影响脊髓损伤后神经网络重建机制的研究

Little is known about the molecular mechanisms of neural network reconstruction induced by repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) after spinal cord injury (SCI). Our previous studies have demonstrated that the conversion of autophagic stress to the protective autophagy flow can be mediated by histone deacetylase 6 (HDAC6) in SCI damaged neurons, and magnetic stimulation can increase the expression of HDAC6. Based on our previous results, we propose to further investigate the specific regulatory mechanism and the possible signal pathway of repetitive transcranial magnetic stimulation to HDAC6 mediated autophagic degradation pathway in local and distant neurons after spinal cord injury. We will use functional near infrared spectroscopy(fNIRS) to observe the changes of neural network link between SCI rat cortex and spinal cord injury region under different rTMS condition, and though ATG5 gene knockdown mice clear the regulation mechanism of rTMS to the HDAC6 mediated autophagy pathway; In vitro with the aid of the siRNA technology and the primary nerve and glial cell co culture model, the specific signal pathway of rTMS affecting HDAC6 was deeply studied. The purpose of this study is to reveal the mechanisms of rTMS on the SCI neural network reconstruction, taking HDAC6 as the breakthrough point, looking for effective autophagy control targets and methods, providing a foundation for SCI basic research to clinical transformation and an important reference to transverse extension of rTMS.

重复经颅磁刺激（rTMS）促进脊髓损伤（SCI）后神经网络重建的分子机制知之甚少。本课题组发现，组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）可促使SCI残损神经元内自噬应激向保护性自噬流转化，而磁刺激增加了HDAC6表达。本项目拟在原基础上深入探讨rTMS对脊髓损伤局部及远隔神经元内HDAC6与自噬应激间交互作用的调控机制和可能信号通路。我们将采用脑红外功能显像技术观察不同rTMS治疗方案下SCI大鼠皮层和脊髓损伤区域间神经网络链接的变化，并利用Atg5基因敲减小鼠明确rTMS对HDAC6介导的自噬转化的调控机制；在体外借助siRNA技术和原代神经与胶质细胞共培养模型深入研究rTMS影响HDAC6的具体信号通路。本研究旨在揭示rTMS促进SCI神经网络功能重建的分子机制，以HDAC6为切入点，寻找有效的自噬转化调控靶点和方法，为SCI基础研究向临床跨越嫁接桥梁，并给rTMS的横向推广提供重要参考。

本课题主要针对重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)能否有效改善脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）后的运动、感觉及自主神经功能障碍及其具体机制进行研究：.第一、此研究首先选取了部分SCI患者，利用磁刺激治疗观察患者运动功能和神经源性膀胱的改善情况；发现磁刺激不仅能有效提高SCI患者的下肢运动功能，还可抑制患者逼尿肌的过度兴奋，有效降低充盈期逼尿肌压力，提高患者膀胱容量和闭合尿道压，同时，磁刺激治疗SCI有很好的安全性，非常值得临床推广、应用；.第二、在临床研究效果肯定的基础上，我们进一步构建小鼠T10节段全横断模型，选择“8”字形线圈进行6周的磁刺激，观察rTMS对神经细胞轴突再生的影响；发现： .（1）rTMS可有效促进SCI小鼠运动功能恢复；.（2）SCI后，rTMS通过抑制PTEN表达，激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，进而调节p-S6的蛋白表达量，促进轴突生长；.（3）rTMS通过激活SCI后残存神经组织中的PI3K/AKT/mTOR信号通路，抑制自噬应激，从而诱导神经轴突再生，促进神经网络的重建；.第三、在动物研究基础上我们进一步深入在离体细胞实验中探讨rTMS促进神经细胞轴突再生的分子机制；构建能高度模拟脊髓损伤后神经细胞状态的类神经PC12细胞缺血缺氧模型，利用不同强度的rTMS处理PC12细胞5天，发现：.（1）5-10mT强度的磁刺激提高LC3-II/I的相对表达量，降低P62的表达量最明显，激活保护性自噬流的效果最佳；.（2）在神经损伤的早期，rTMS通过激活ERK-mTOR信号通路，提高保护性自噬流的活性；.综上所述，本课题非常圆满的从离体细胞，动物实验和人体临床研究三个层次系统全面的观察了不同时间点，不同强度的磁刺激对脊髓损伤后残存神经的可能影响；一定范围的高频磁刺激在损伤早期可以通过ERK-mTOR信号通路诱发保护性自噬流，促进细胞存活；在损伤恢复期，长时程的高频磁刺激可激活PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制自噬应激，诱导神经轴突再生，促进神经网络的重建，从而改善SCI患者的临床症状；至此，本课题首次阐明了rTMS治疗SCI的机制，对rTMS治疗SCI的临床处方有深远的指导意义。