慢性神经卡压后骨骼肌源性侧群细胞与骨骼肌纤维化关系的研究

Chronic nerve compression leads to dysfunction of limbs. However, skeletal muscle characteristics have been rarely investigated after nerve compression.Recently,we found that the properties of skeletal muscle side population (SMSP) have been changed during chronic nerve compression. Many studies demonstrated that SMSP is enriched in the skeletal muscle derived stem cells, which have been revealed to be important in skeletal muscle fibrosis after nerve injury. Therefore, we assume that SMSP may also play a critical role for skeletal muscle fibrosis during chronic nerve compression. In this study, we will foucs on the moleular and functional characteristics of SMSP during the procedure of muscle fibrosis. Our novel SMSP isolation protocol will be applied to purify stem cell-like cells in fibrotic muscle. Expression pattern of important transciption factors and canonical signaling pathways in SMSP cells will be anaylzed by Microarray and PCRarray. Furthermore,origination of collagen producing cells will be investiaged in this research program. The relation between SMSP, satellite cells and Schwann cells might be revealed in this study as well. Moreover, murine transplantational model will be employed to verify the findings from in vitro experiments. In conclusion, this study is going to explore the cellular and molecular mechanism of skeletal muscle fibrosis after nerve compression. By this research project, we may build up a platform for research on this disease and further identify the target gene for treatment of muscle fibrosis in clinic.

慢性神经卡压可造成运动功能减退，但极少有研究涉及神经卡压后骨骼肌变化。最近，本实验室发现慢性神经卡压导致肌肉纤维化过程中，骨骼肌侧群细胞发生了显著地改变。研究表明肌源性干细胞在失神经支配肌肉纤维化的过程中起着关键的作用，骨骼肌侧群细胞中富含肌源性干细胞，我们推测在神经慢性卡压后骨骼肌侧群细胞也可能通过类似机制影响骨骼肌纤维化的发生。因此，本课题中我们将通过细胞学及分子生物学方法探索慢性神经卡压导致的包括侧群细胞在内的骨骼肌细胞成份变化过程；了解胶原分泌细胞的来源及其产生的过程；并进一步通过细胞培养及动物移植模型研究引起此类改变的分子机制，由此解答骨骼肌侧群细胞是否为引起胶原堆积及肌肉纤维化形成的主要原因这一问题。此项研究的意义在于首先阐述了慢性神经卡压后运动功能恢复不佳的细胞及分子机制；其次是建立了此类研究的细胞生物学模型；最后，本课题的顺利进行将为改善此类疾病的治疗效果起到积极的推进作用

慢性神经卡压所造成的神经支配区域肌肉萎缩的问题一直都是临床工作中的一个难点。骨骼肌侧群细胞中富含肌源性干细胞，而后者在骨骼肌失神经纤维化进程中发挥重要作用。我们在本研究中首先采用了一种新型的周围神经慢性卡压模型，以达到较为稳定、可重复的神经卡压损伤。在此模型的基础上，我们对慢性神经卡压后背根神经节的纤维化改变、神经支配肌肉的纤维化以及此过程中肌肉内侧群细胞的增殖及分化趋势进行了深入研究。我们发现，随着神经卡压的时间延长，背根神经节中结缔组织生长因子以及转化因子的表达呈现异常的增高；同时该神经支配的骨骼肌逐渐出现肌纤维萎缩甚至纤维化，其过程受到Smad以及JAK/STAT3的影响。同时，我们发现SCA-1和ABCG2双阳性的骨骼肌侧群细胞在体内及体外均具有一定的骨骼肌干细胞特征，而神经卡压后骨骼肌源性侧群细胞呈现先增多后减少的趋势，在此过程中Pdgfr α的表达水平与上述变化趋势一致，提示其与骨骼肌源性侧群细胞可能存在一定的联系。综上所述，我们在本项目研究过程中建立了一种新型周围神经慢性卡压的动物模型，并对卡压后导致神经及肌肉纤维化的发生机制进行了初步的探讨，明确了影响纤维化进展的部分关键因素，这不仅对于相关病理现象的基础研究有重要的意义，同时对神经卡压的临床工作具有一定的指导意义。