创伤性脑损伤激活巢蛋白促进神经干细胞增殖的作用机制研究

Traumatic brain injury (TBI) is one of the most prominent health problems worldwide, However, there are currently no effective measures to reduce the rate of death and promote neurological recovery. In the previous study, we found that Nestin expression was up-regulated, Sonic Hedgehog signaling pathway was activated and Neural Stem Cells (NSCs) proliferated after TBI; knocking out Nestin expression or inhibiting Shh pathway in vivo dramatically inhibited NSCs proliferation in TBI mice; Silencing Nestin expression can specifically inhibit the NSCs proliferation induced by Shh in vitro. Based on these date, we speculate that Nestin promotes the proliferation and regeneration of NSCs by regulating the Shh signaling pathway after TBI. In this study, we will elucidate the relationship between Shh pathway protein activation and neural stem cell proliferation after TBI, tracing the cellular origin of Shh pathway proteins, comparing the effect of Nestin knockout on Shh pathway protein expression after TBI, our result will demonstrate the critical role of Nestin in NSCs proliferation and neurogenesis after TBI Via in vitro and in vivo experiment. This study will provide theoretical support for the future development of possible molecular targeted drugs for the TBI treatment and provide TBI with new approaches for treatment.

创伤性脑损伤（TBI）是全球最突出的健康问题之一，然而目前尚无有效措施降低死残率及促进神经功能恢复。申请人在前期研究中发现TBI后巢蛋白（Nestin）表达上调、Shh信号通路活化、神经干细胞（NSCs）增殖加速；体内敲除NSCs巢蛋白表达或抑制Shh通路可显著抑制TBI小鼠NSCs增殖；体外沉默巢蛋白表达特异性抑制Shh诱导的NSCs增殖。基于上述研究结果，我们推测：TBI后Nestin通过调节Shh信号通路蛋白促进NSCs增殖及神经损伤修复。本项目拟通过体内外实验，以TBI小鼠及多种转基因小鼠为研究对象，检测TBI后Shh通路蛋白活化与NSCs增殖之间的关系，追踪分泌Shh通路蛋白的细胞起源，比较Nestin敲除对TBI后Shh通路蛋白表达的影响，探讨Nestin在TBI后NSCs增殖中的作用及机制。该研究将为今后开发出可能的分子靶向药物治疗TBI提供理论支持，为TBI提供治疗新思路。

创伤性脑损伤(TBI) 是全球最突出的健康问题之一，常导致患者长期的认知功能障碍以及神经功能缺失。然而目前尚无有效措施降低TBI导致的急慢性神经功能损伤。尽管如此，一些研究发现TBI可诱导室管膜下区和海马齿状回神经发生，提示TBI后大脑尝试进行内源性自我修复。我们的研究发现：TBI后海马齿状回神经干细胞（NSC）增殖显著增加，NSCs中巢蛋白（Nestin）表达显著上调，抑制Sonic Hedgehog（Shh）信号通路显著抑制因TBI所导致的海马齿状回神经干细胞增殖。进一步研究我们发现，条件性抑制TBI小鼠Shh蛋白表达将显著抑制神经干细胞的增殖，上述结果表明TBI后Shh活化是神经干细胞增殖所必须的。进一步，为了明确巢蛋白在创伤性脑损伤后神经干细胞增殖中的作用及机制，我们构建Nestin shRNA慢病毒在体外沉默NSCs中巢蛋白的表达，加入促进NSC增殖的Shh 条件性培养基培养后发现，沉默巢蛋白表达显著抑制Shh所诱导的神经干细胞增殖，表明巢蛋白在Shh所诱导的神经干细胞增殖过程中发挥重要作用。进一步研究发现，沉默巢蛋白表达显著降低Shh信号通路下游分子Gli1的蛋白表达，表明巢蛋白在Shh信号通路活化中发挥重要作用。进一步，我们使用Zinc-Finger技术成功构建了Nestinfl/fl条件性基因敲除小鼠，体内外进行验证表明成年小鼠神经干细胞中的巢蛋白可被条件性敲除，敲除NSC中的巢蛋白表达可显著降低TBI后神经干细胞增殖。上述研究表明：Nestin在TBI后神经干细胞增殖中发挥了重要作用。