皮质脊髓束投射通路再生可塑性研究及神经干细胞定向分化中Tau蛋白轴突导向作用

Downlink transmission beams are considered as hard to regenerate Spontaneously after spinal cord injure in previous research, such as CST, rubrospinal tract and reticulospinal tract.We also found an intriguing phenomena due to the previous study that the adjacent nerve fibers will grow new teleneurons after CST injury in way of collateral sprouting and reconstruct synaptic relate with target cell, assosiated with partial plastically functional recovery of limb. Based on these studies, we take the lead in putting forward the scientific hypothesis that CST has plastically compensatory contribution .Up to now ,the plastical compensatory mechanism of CST is still a blank fieldThis subject will be observed after injury of CST dynamic evolution process as the breakthrough point, observing and analyzing the number of neurons in the regeneration CST, axon distribution, up and down the middle neurons and neurons loop reconstruction conditions, the author discusses the plasticity and movement of the relationship between the function recovery. Application to grow stem cells, and computer image analysis and CST tracer technology method, this paper expounds Tau protein expression and the time and space neural stem cells of directional differentiation has important change shape neurons relevance, puts forward Tau protein on migration neural stem cells with axon guidance function of new academic thinking, and to explore spinal cord injury, the expansion of compensatory mechanism treatment of spinal cord injury new ways to provide important theory basis.

基于以往研究理论：脊髓损伤后运动下行传导束如：皮质脊髓束（CST）、红核脊髓束、网状脊髓束均"难以自发性再生"等为研究背景，及在前期研究中发现了令人兴奋的现象：即CST损伤后能引起邻近神经纤维以侧支出芽方式长出新终末,并与神经靶细胞重建突触联系，伴有肢体部分神经功能的可塑性恢复。我们率先提出CST具有可塑性代偿功能等科学假说，目前有关CST投射通路可塑性代偿机制尚属空白。本课题将以观察CST损伤后动态演进过程为切入点，观察分析CST再生中神经元的数量、轴突分布、上下神经元的环路重建情况，探讨这些可塑性变化与运动功能恢复的关系。应用干细胞培养、计算机图像分析及CST示踪技术等方法，阐述Tau蛋白时空表达与神经干细胞定向分化的神经元形态变化具有重要关联性，提出Tau蛋白对神经干细胞迁移具有轴突导向作用等新的学术思想，为发掘脊髓损伤代偿新机制、拓展治疗脊髓损伤的新途径提供重要证据。

皮质脊髓束（CST）是调控机体随意运动功能重要中枢神经通路，因其具有可塑性代偿功能而逐渐被受重视。目前有关CST投射通路可塑性代偿机制尚属空白。本研究通过构建皮质脊髓束（CST）神经通路缺血性损伤动物模型，以观察“CST 损伤后神经环路重建可塑性动态演进”为切入点，观察CST轴突再生“侧枝发芽”过程，探讨并验证其可塑性变化与运动功能恢复具有关联。研究结果创新性采用血管栓塞法、DSA与BDA三种技术整合成功构建CST 缺血性损伤可塑性动态演进模型，能够清晰显示CST阳性轴突可视化解剖学定位，为大鼠CST通路的形态学研究提供了研究CST神经通路与代偿机制的新型模型。本研究的特色在于应用病理形态学技术和CST神经顺行示踪技术，观察大鼠CST在中枢神经系统中的走行及脊髓损伤后可塑性表现特征。通过损伤不同时限动态观察大鼠健侧CST出芽生长、轴突延伸等形态学变化及前肢行为学恢复情况，提出运动干预对促进大鼠CST轴突再生环路重建具有重要作用。揭示了皮质脊髓运动束的轴突损伤后可出现自发性结构性代偿，CST进入对侧失神经纤维发芽，使重建连接。CST再生数量与功能恢复具有相关性，训练提高运动功能的恢复和促进轴突重新分布。同时本研究通过激光共聚焦扫描电镜技术、免疫组化和免疫印迹等验证与分析提出并验证T-Tau蛋白轴突导向作用，促进NSCs靶向迁移。重要发现了NSCs内T-Tau与P-Tau磷酸化促进NSCs靶向迁移，其作用机制可能与NSCs内PP2A介导T-Tau-P去磷酸化有关，其中T-Tau/P-T-Tau-与去磷酸化动态平衡对于NSCs靶向迁移调控具有意义。不同于以往研究仅将T-Tau作为AD神经退变性疾病关键蛋白，我们率先研究NSCs内调控T-Tau磷酸化的信号转导通路，分析T-Tau蛋白在NSCs内发挥细胞迁移导向作用与PP2A信号通路关系。干预PP2A活性间接影响T-Tau磷酸化修饰后NSCs活体内迁移能力，提示PP2A活性与T-Tau磷酸化动态平衡对于NSCs迁移非常重要。本课题研究具有很高的创新性，将是脊髓损伤再生机制研究的重要突破，有助于全面解析脊髓损伤与再生新思路的提出，具有重要意义。所获得的研究结果可能成为促进中枢神经可塑性改变的途径之一，为发掘脊髓损伤代偿新机制、拓展治疗脊髓损伤的新途径提供重要证据。