Wnt5a介导的Wnt信号网络在ALS运动神经元变性中的作用机制

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by motorneuron degeneration. The pathogenesis is unclear, and there is no effective treatment. Our previous data showed that activation of canonical Wnt signaling pathway was associated with ALS process. Wnt5a plays a regulatory role in the crosstalk between canonical and non-canonical Wnt signaling pathway. We found that knocking down of Wnt5a could inhibit the expression of canonical signaling molecules in ALS cell model and attenuate motorneuron survival. However, the mechanism of such role still remain unknown. In this project, firstly, we will investigate the regulation of Wnt5a in the interaction of canonical and non-canonical Wnt signaling pathway by using SOD1G93A transgenic ALS mice and SOD1G93A mutation NSC34 cell model. Secondly, we will determine the influence of Wnt5a-mediated Wnt signaling on motorneuron degeneration by interfering with the expression of Wnt5a in ALS cell model. Thirdly, we will detect the interaction of Wnt5a with different receptors in vivo and in vitro, and clarify the molecular mechanism of Wnt5a in the neural degeneration by blocking the receptors. Finally, we will examine whether or not targeted-regulation of Wnt5a and its receptors delay the neural degeneration in ALS mice, whereby protecting the motorneurons, which may provide new therapies for ALS.

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种运动神经元变性疾病，确切发病机制尚不清楚，无有效治疗方法。课题组前期发现，ALS转基因鼠发病中经典Wnt信号通路与运动神经元退变密切相关。经典与非经典Wnt通路构成复杂的信号网络，Wnt5a是联系两者的关键分子。预实验发现，沉默Wnt5a可抑制经典Wnt信号通路，降低运动神经元活力。Wnt5a调控Wnt信号网络参与运动神经元变性的机制尚不明确。本项目选取SOD1-G93A突变型ALS转基因鼠及NSC34细胞模型，探讨Wnt5a对经典及非经典Wnt信号通路的调控；体外干预Wnt5a，探讨其介导的Wnt信号网络对运动神经元变性的影响，明确其与不同Wnt受体的相互作用；体外阻断相应受体，阐明Wnt5a介导的Wnt信号网络在运动神经元变性中的分子机制；靶向调控Wnt5a及其受体，延缓ALS鼠运动神经元变性，增强对运动神经元的保护作用，为寻求ALS有效治疗提供新思路。

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种运动神经元变性疾病，确切发病机制尚不清楚，无有效治疗方法。本项目选用hSOD1G93A突变型ALS转基因小鼠、hSOD1G93A突变型NSC34细胞，以Wnt5a为突破点，应用形态学、分子生物学、动物行为学及病毒感染等多种技术，体内与体外实验相结合、形态与功能相结合，深入研究Wnt5a介导的Wnt信号网络在ALS运动神经元退变中的作用及机制。结果发现：（1）在ALS转基因小鼠及hSOD1突变型NSC34细胞，非经典Wnt信号分子CaMKⅡ-α/β、p-JNK、TAK1表达降低，Ca2+信号减弱，Wnt5a可调控经典及非经典Wnt信号通路，Wnt5a调控的Wnt信号网络在ALS运动神经元退变中发挥重要作用。（2）过表达Wnt5a促进hSOD1突变型NSC34细胞增殖、抑制凋亡，CaMKII抑制剂KN93逆转过表达Wnt5a的效应；相反，沉默Wnt5a后hSOD1突变型NSC34细胞增殖减少、凋亡增加，CaMKII激活剂OA逆转沉默Wnt5a的效应，表明Wnt5a可通过调控非经典Wnt-Ca2+信号通路发挥神经保护作用；经典β-catenin信号通路活化促进运动神经元退变，经典Wnt信号通路抑制剂JW67可阻断该通路对运动神经元的损伤作用。（3）在ALS转基因小鼠及hSOD1突变型NSC34细胞中，FZD4、ROR1、LRP5/6等多种受体表达异常，且与Wnt5a存在相互作用；干预hSOD1突变型NSC34细胞中Wnt5a的表达，FZD4、ROR1等受体发生明显变化，提示Wnt5a通过与不同受体结合调控了Wnt信号网路。（4）尾静脉注射过表达Wnt5a的AAV病毒，可延缓ALS转基因小鼠疾病进展，抑制星形胶质细胞活化，延长生存期，改善运动功能，下调受体LRP5/6及active-β-catenin表达，表明Wnt5a可通过LRP5/6抑制经典Wnt信号通路延缓ALS运动神经元退变。（5）ALS转基因小鼠发病前期脊髓前角神经元内NLRP3-caspase-1炎性小体组分表达升高，caspase-1激活，提示焦亡参与ALS早期脊髓运动神经元的退变及慢性神经炎症发生发展。该研究具有重要的理论意义，从新的视角诠释了ALS的发病机制，为ALS靶向治疗提供了新方向。