激活Akt/mTOR/p70S6K信号转导通路促进脊髓损伤内源性修复的研究

控制脊髓损伤（SCI）后所产生的自发性神经再生的分子机制对于SCI后的修复与神经运动功能改善具有重要意义。蛋白激酶信号转导通路在神经生理及病理过程中发挥着重要作用。在前期的研究中我们发现被激活的Akt/mTOR/p70S6K信号转导通路在SCI后能诱导脊髓内神经前体细胞（NPCs）、神经元以及轴突标志的基因与蛋白表达，抑制星形胶质细胞标志的基因与蛋白表达，具有诱导内源性NPCs增殖、迁移并促进新神经元产生的潜能，能很好地改善SCI后运动功能。在此基础上，本项目拟采用含有IGF-I基因的重组质粒作为激活Akt/mTOR/p70S6K信号通路的因子，去转染脊髓NPCs或经注入并转移到SCI的大鼠体内，分别在体外和体内检测此信号通路能否促进NPCs增殖、迁移并定向分化为神经元，评价此信号通路在SCI后再生与自我修复中作用，从而为探明脊髓内源性修复机制奠定基础，为SCI的治疗提供新理论、新策略。

如何修复受损的脊髓达到神经功能的恢复，长期以来都是困扰科学界的一个世界性难题。随着研究的深入，一些在脊髓损伤（SCI）后出现的有限的自发性神经轴突芽生与轴突联系的重组以及自发性神经元形成、自发性神经功能恢复等的研究让我们在SCI的再生、自我内源性修复方面看到了希望。因此如何控制SCI后所产生的自发性神经再生的分子机制对于SCI后的修复与运动功能改善具有重要意义。蛋白激酶信号转导通路在神经生理及病理过程中发挥着重要作用。在前期的研究中我们发现激活的Akt/mTOR/p70S6K信号通路在SCI后能具有修复损伤脊髓的潜能，能很好地改善SCI后运动功能。在此基础上，本项目构建含目的基因IGF-I的慢病毒，将构建的慢病毒分别在体外与体内感染脊髓神经前体细胞（NPCs）。体外培养的脊髓NPCs分为空白NPCs组、pLenO-DCE-GFP组、pLenO-DCE-IGF-I组及pLenO-DCE-IGF-I+雷帕霉素组。体内建立大鼠“轻型SCI模型”，并用示踪剂追踪NPCs的细胞生物学效应，分为pLenO-DCE-GFP组、pLenO-DCE-IGF-I组、pLenO-DCE-IGF-I+雷帕霉素组、空白SCI组及假手术组。在体内、体外用免疫染色及Western blot检测IGF-I及Akt/mTOR/p70S6K信号通路分子在NPCs及脊髓中的表达情况，检测干预Akt/mTOR/p70S6K信号通路活性对体外、体内脊髓内源性NPCs增殖、凋亡、迁移、分化的影响。并用BBB运动功能评分及MRI检测SCI后运动恢复及组织修复情况。含目的基因IGF-I的重组慢病毒转染在体外和体内均能显著过表达IGF-I，并能显著激活Akt/mTOR/p70S6K 信号转导通路，显著提高p-Akt、p-mTOR及p-p70S6K的表达水平。IGF-I通过激活Akt/mTOR/p70S6K 信号通路在体外及体内能显著促进NPCs的增殖、迁移、及主要向神经元系及少突胶质细胞系分化，激活的Akt/mTOR/p70S6K 信号通路可通过降低凋亡蛋白p-Bad、Bc12的表达，抑制NPCs的凋亡，促进大鼠SCI后运动功能改善及SCI的修复。此信号通路是治疗SCI的重要干预环节，为促进SCI修复提供了重要的分子学机制理论依据。