HES1蛋白在修复小鼠创伤性海马损伤中所起作用的研究

本课题组在参加前一项国家自然科学基金项目（30271331）-脑创伤蛋白质组学的研究中发现，人脑创伤后挫伤坏死的脑皮层组织中HES1蛋白表达显著降低，而文献表明HES1蛋白是胚胎发育阶段大量神经细胞新生（Neurogenesis）过程中的关键蛋白质之一，但迄今未见HES1蛋白与成年脑损伤修复的研究报道。为了解HES1蛋白与脑损伤修复间的关系，本项目借助小鼠脑创伤模型，观察海马损伤后HES1在基因和蛋白水平的表达变化，分析该蛋白与海马区神经细胞新生、神经元凋亡等指标的相关性，并通过水迷宫测试的方法分析脑创伤后小鼠海马功能障碍与HES1表达改变的关系，再进一步通过针对hes1基因的RNA干涉和基因转染等基因操控实验，证明HES1蛋白与内源性神经细胞新生及脑损伤修复的关系，为促进脑组织中内源性神经干细胞增殖、提高成年神经细胞新生能力、促进损伤的脑组织修复奠定基础。

本课题立项后，按照标书设计的要求，课题组主要在以下两方面开展了工作：.1、在mRNA和蛋白水平检测了正常成年小鼠海马齿状回颗粒细胞层下区（Subgranular Zone, SGZ）Hes1基因的表达，观察创伤因素对该区域Hes1基因表达的影响。通过研究明确了生理状态下成年小鼠海马齿状回SGZ Hes1的表达情况，以及脑创伤后SGZ Hes1基因表达对神经干细胞增殖的影响，和这种影响在远期与海马功能的相关性。.2、通过基因操控进一步证实Hes1基因的功能。.首先设计了针对Hes1 mRNA的siRNA，采用立体定向脑室内微注射的方式注入，待Hes1在SVZ、SGZ表达下降后，再将小鼠制成轻型脑创伤。在伤后早期观察各组Hes1在mRNA、蛋白水平的表达情况；在中、远期各一个时间点，观察各组海马齿状回SGZ神经前体细胞增殖（Brdu标记）的情况；检测本组实验小鼠远期的海马空间记忆功能，将各组Hes1在mRNA、蛋白水平表达差异与神经干细胞增殖、空间记忆功能的差异进行相关性分析。通过与对照组相比发现，脑创伤+siRNA组小鼠神经干细胞增殖和海马空间记忆功能都减退，证明了Hes1是海马齿状回神经干细胞增殖必需的功能蛋白，神经干细胞增殖补充因损伤丢失的神经元是恢复海马功能的必须条件。.其次，以腺病毒为载体构建了携带Hes1 mRNA的质粒，采用立体定向微注射的方式注入脑室内，待Hes1在SVZ、SGZ表达增高后，将小鼠制成重型脑创伤。在伤后早期观察Hes1在mRNA、蛋白水平的表达情况；在中、远期各一个时间点，观察海马齿状回SGZ神经前体细胞增殖（Brdu标记）的情况；检测各组实验小鼠的海马空间记忆功能，将各组Hes1在mRNA、蛋白水平表达差异与神经前体细胞增殖、空间记忆功能的差异进行相关性分析。与对照组相比，脑创伤+基因转染组小鼠神经干细胞增殖增强，证明了Hes1是促进海马齿状回神经前体细胞增殖的功能蛋白，通过促进神经前体细胞增殖补充损伤丢失的神经元能促进海马功能修复。.本课题组完成项目期间共发表期刊论文9篇，其中被SCI收录的英文论文3篇，中华系列杂志2篇，核心期刊1篇。申报专利一项，但未获批准。参加国际会议一次，五篇稿件被接受为分会场发言，并且被SCI收录。参加国内专业会议两次，三篇稿件被接受为分会场发言。培养硕士研究生九名，其中已毕业五名。