突触蛋白II（SYN2）及其致病变异通过影响外周神经递质释放和脱髓鞘作用致麻风神经损害的机制研究

Mycobacterium leprae could infect peripheral nerve and cause nerve damage in leprosy patients. However, the mechanism for infection and nerve damage is largely unknown. We have previously identified SYN2 as a susceptibility gene to leprosy, a key regulator of neurotransmitter release and nerve function, which may provide new opportunity to touch the mechanism for leprosy nerve damage. Based on our previous investigations, we aim to study the mechanisms of leprosy nerve damage through 1)The expression patterns of SYN2 and fine-mapping of its causal variants; 2) In vitro study the mechanisms of mycobacterium leprae causing peripheral nerve demyelination and damage; 3) In vivo study the mechanism of nerve damage through SYN2-knock out zebrafish model by CRISPER/CAS9. The project will benefit the understanding of functional role of SYN2 between mycobacterium leprae infection and nerve damage, which will also provide theoretic evidence for controlling and prevention the leprosy caused disability.

麻风分枝杆菌选择性侵犯外周神经，导致畸残的发生，但其嗜神经性和致神经损害的机制尚不明确。课题组既往发现的麻风易感基因-突触蛋白II（SYN2），是神经递质释放和神经结构形成的关键调节因子，这为麻风神经损害机制的研究提供了新的契机。本项目拟在前期研究的基础上，通过以下三个方面进行研究：1）SYN2在麻风中的表达模式分析及致病变异精细定位的研究；2）体外模型（In vitro）探讨SYN2在麻风分枝杆菌感染致外周神经脱髓鞘及神经损害的作用机制研究；3）麻风分枝杆菌感染CRISPER/CAS9构建的SYN2敲除斑马鱼致神经损害机制，以期理解SYN2基因在麻风分枝杆菌感染致神经损害发生机制中的作用，也为从根本上预防和控制麻风畸残危害提供理论依据。

麻风分枝杆菌选择性侵犯外周神经，导致畸残的发生，但其嗜神经性和致神经损害的机制尚不明确。课题组既往发现的麻风易感基因-突触蛋白II（SYN2），是神经递质释放和神经结构形成的关键调节因子，被证实在神经突外延和突触形成的早期和具有重要的调节作用。SYN2 敲除的小鼠模型可以表现为自发的社交认知障碍和癫痫。为麻风神经损害机制的研究提供了新的契机。由于SYN2基因在致麻风神经损伤的作用机制尚未明确，项目申请人通过本项目的实施，在课题组既往研究的基础上，通过1）SYN2基因及相关基因在雪旺细胞和麻风患者皮损中的表达模式分析研究；2）构建雪旺细胞（Schwanncells, SCs）感染麻风分枝杆菌体外模型；3）雪旺细胞SYN2-KO模型在麻风分枝杆菌感染雪旺细胞中的作用。4）单细胞测序对不同麻风分枝杆菌感染阶段的雪旺细胞异质性及机制研究；.通过以上研究，发现1）SYN2及磷酸化SYN2蛋白在麻风分枝杆菌感染后的雪旺细胞以及麻风患者皮损中表达下调，表明麻风分枝杆菌可能通过影响SYN2的蛋白磷酸化，降低其在皮肤和神经的表达，发挥致病作用；2）麻风分枝杆菌感染雪旺细胞单细胞时序分析证明麻风分枝杆菌感染SCs后致其分化为标志物亚细胞群，干细胞样细胞亚群（SPM、TOP2A、MKI67和CENPF）在麻风分枝杆菌感染后24小时显著增加，致72小时下降，该亚群表达高水平的干细胞和细胞增殖标志物。脂肪样细胞亚群在72小时上调，表达了高水平的与脂代谢相关的基因（SCD和AKR1C2）。以上结果证明感染麻风分枝杆菌可调控SCs的分化发育，使其向干细胞样和脂肪样细胞分化发育。.综上，本研究表明SYN2及磷酸化SYN2蛋白在麻风分枝杆菌感染后的雪旺细胞以及麻风患者皮损中表达下调，且该下调表达可能通过影响SCs的分化发育发挥作用。麻风分枝杆菌感染不同阶段的SCs单细胞分析为为麻风分枝杆菌诱导的SCs重编程动态过程提供了重要参考，对麻风患者典型病理细胞（如泡沫样细胞）的出现及其发病机制的深入理解提供理论依据。