利用单突触联系研究神经-肌接头信号传递的机制

The maintenance of function of skeletal muscle (SKM) depends on the signal transmission through neuromuscular junction (NMJ) or motor end-plate (MEP) between the motor nerve terminals and SKM. However, the mechanisms of myasthenia and amyotrophy caused by nerve-muscle diseases have not been clarified. In the present study, neuromuscular cocultures are established to imitate the processes of NMJ development and maturation. The interactions of Wnt signal pathway and Agrin-MuSK-AChR signal pathway are explored during NMJ development. The effects of exogenous insulin-like growth factor-1 (IGF-1) and capsaicin (CAP) and their signal pathways on NMJ development and maintenance are investigated. The effects of endogenous nitric oxide (NO) and its signal pathway on NMJ development and maintenance are studied. The mechanisms of nerve-muscle synaptic signal transmission will be analyzed. The study will provide new theoretical and experimental evidence on tissue engineering and regeneration medicine of NMJ and nerve-muscle disease therapy.

骨骼肌（SKM）的正常功能的维持是由运动神经元神经末梢和SKM之间的连接- - 神经-肌接头（NMJ）或运动终板（MEP）的细胞间信息传递来调控的。然而，神经-肌疾病所致的肌无力或肌萎缩的发病机制尚未被完全阐明，也无有效的治疗措施。本课题利用脊髓前角运动神经元与SKM形成NMJ单突触联系的体外培养模型，在体外重现NMJ的形成和发育成熟过程，研究运动神经元与SKM之间的形态学连接型式以及功能性的神经-效应器传导，探讨Wnt信号通路和Agrin-MuSK-AChR信号系统在NMJ形成过程中的相互作用关系，研究外源性因子胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、辣椒素（CAP）及其信号通路和内源性因素一氧化氮（NO）信号通路对NMJ形成和维持的作用。通过以上系列研究，阐明神经-肌突触信号传递的机制，为神经-肌连接的组织工程和再生医学以及各种神经-肌疾病所致的肌无力或肌萎缩的治疗提供新的理论基础和实验依据。

骨骼肌（SKM）的正常功能的维持是由运动神经元神经末梢和SKM之间的连接——神经-肌接头（NMJ）细胞间信息传递来调控的。然而，神经-肌疾病所致的肌无力或肌萎缩的发病机制尚未被完全阐明，也无有效的治疗措施。本课题利用脊髓前角（SAH）运动神经元与SKM形成NMJ单突触联系的体外培养模型，在体外重现NMJ的形成和发育成熟过程，研究运动神经元与SKM之间的形态学连接型式以及功能性的神经-效应器传导，探讨Wnt信号通路和Agrin-MuSK-AChR信号系统在NMJ形成过程中的相互作用关系，研究外源性因子胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、辣椒素（CAP）及其信号通路和内源性因素一氧化氮（NO）信号通路对NMJ形成和维持的作用。结果显示，运动神经元的神经终末与SKM细胞之间在体外联合培养中可形成NMJ样结构；Wnt信号通路对NMJ的形成具有调控作用；L-型钙通道的发育与AChR的表达具有密切的关系；IGF-1而不是CAP可促进NMJ样结构的形成，并且IGF-1的作用是通过激活PI3K/Akt信号通路而实现的；内源性NO信号通路对NMJ的形成也具有影响作用；SKM特异的miR-206可能参与了SKM细胞的重新支配过程；有神经支配的SKM细胞钙通道电流增加表明具有功能性神经-效应器传导。背根神经节（DRG）感觉神经元在神经调节素-1β（NRG-1β）和IGF-1的作用下，对突触后SKM细胞具有特有的调控作用。本课题在体外培养中再现了NMJ的形成和发育过程，不仅为进一步开展神经-肌突触联系的信息传递过程及其机制研究、揭示NMJ的形成过程和NMJ的结构特点提供了有效的可供应用的体外培养模型，而且为评价神经-肌的功能性信息传递以及突触前、后调控机制的研究提供了一种有效的评价模式。这些资料为神经-肌连接的组织工程和再生医学以及为失神经支配肌萎缩和神经肌肉疾病的治疗提供了新的思路和实验依据。