多疣壁虎断尾再生起始过程中影响愈伤上皮和芽基形成的关键信号通路研究

Gekko japonicus, a species demonstrates multi-tissue regeneration capacity including skin, muscle, cartilage and spinal cord, is a feasible regeneration model for reptile. The quick cover of wound epithelium and the formation of blastema are the crucial events for the successful regeneration. We are going to investigate the role of Wnt and FGF pathway on the initiation of regeneration in the regeneration model (tail amputation in summer) and non-regeneration model (tail amputation in winter). First, we investigate the expression and activation pattern of Wnt and FGF pathway during the wound epithelium healing and blastema formation; Then, we explore the reciprocal role of Wnt and FGF activation and their effects on the epithelium and blastema cells. Finally, we investigate the mechanism of the epithelim failure in non-regeneration model which may associated with the low matabolism rate and ROS molecules. This study will provide the molecular data sets of regeneration, which might be useful to understand the molecular mechanism of the intrinsic capacity of organ or tissue regeneration in gecko and other species.

多疣壁虎断尾后能够进行皮肤、肌肉、软骨以及脊髓的再生，是一种理想的爬行类动物再生模型。断尾损伤后，愈伤上皮的快速覆盖和芽基形成是进行成功再生的关键事件，本研究以此为研究对象，在断尾再生（夏季断尾损伤）和非再生模型中（冬季断尾损伤）中探讨保守的Wnt和FGF信号通路对再生起始的作用。我们首先研究的是断尾再生起始过程中Wnt，FGF等通路在愈伤上皮及芽基组织中活化的时空特点；然后我们在断尾再生和非再生模型中探讨再生起始过程中Wnt和FGF的表达是否存在相互的调控作用以及对愈伤上皮及芽基组织的影响;进一步我们分析了非再生模型中低代谢水平以及活性氧分子对再生起始的效应以及对Wnt和FGF通路的影响。希望通过以上的研究为多疣壁虎断尾后再生模式的研究积累分子水平的数据，为理解不同物种器官和组织再生的机制增加新的内容。

多疣壁虎断尾后能够进行皮肤、肌肉、软骨以及脊髓的再生，是一种理想的爬行类动物再生模型。断尾损伤后，愈伤上皮的快速覆盖和芽基形成是进行成功再生的关键事件，本研究以此为研究对象，在断尾再生（夏季断尾损伤）和非再生模型中（冬季断尾损伤）中探讨保守的Wnt和FGF信号通路对再生起始的作用。主要包括多疣壁虎断尾再生和非再生模型中再生起始的形态学研究；再生起始阶段Wnt，FGF等再生核心通路在愈伤上皮及芽基组织中活化的时空特点；再生起始过程中Wnt，FGF等核心通路的作用以及前列腺素通路对核心通路的调控效应和机制研究；AMPK，mTOR等代谢通路对再生的影响及对Wnt和FGF等再生核心通路的作用。我们的研究结果表明：1）Wnt和FGF通路在断尾再生过程中都被激活；Wnt通路中的多种受体和配体在愈伤上皮或者芽基中有表达，Wnt通路的Wnt1, Wnt5a, Wnt5b, Wnt3，Frizzled 10，Frizzled 6在损伤后有表达，并且再生过程中b-catenin的水平升高；FGF通路中FGF7，FGF8，FGF10，FGF20，FGFR1和FGFR4有表达，其中FGF7特异表达在愈伤上皮细胞中。2）我们进一步发现抑制Wnt途径及FGF途径活化的情况下，显著抑制了表皮细胞的增殖和愈伤上皮形成；PGE2水平在断尾后持续升高，并且PGE2的升高对Wnt信号通路的激活是必要的；Wnt激动剂能够逆转PEG2抑制剂对再生的抑制作用。3）我们发现非再生模型中的能量代谢水平显著较低，同时AKT/mTORC1活化受到显著抑制，导致愈伤上皮形成障碍；再生模型中，在能量水平充足的情况下，AKT/mTORC1响应了Wnt和Fgf信号途径介导的损伤信号的刺激，促进了再生的起始；再生模型中，激活AMPK将抑制mTORC1并导致愈伤上皮形成障碍，而非再生模型中，AMPK的活化较为显著，表明AMPK能够感受细胞的能量水平，平衡细胞的代谢，调节再生的起始。该研究为多疣壁虎断尾后再生模式的研究积累分子水平的数据，为理解组织再生的机制增加新的内容。