BDNF在人胚胎脊髓发育中的作用机制及其与Wnt信号通路之间的Crosstalk

神经管发育缺陷及各类脊髓损伤的发病率居高不下，严重影响了人口素质及患者的生活质量。已有资料及本课题组的研究表明，BDNF在人胚胎脊髓发育过程中具有重要的作用，但其作用如何？其机制是什么？与经典的Wnt信号通路是否存在Crosstalk,尚不得而知。为解决以上问题，本研究拟采用单纯疱疹病毒介导的BDNF基因转移和RNA干扰技术①确定BDNF对体外培养的人胚胎脊髓细胞具有重要的作用，②同时观察其对BDNF受体TrkB及其下游信号分子的表达变化，探讨BDNF的对脊髓发育的作用机制，③观察其对Wnt通路下游信号分子的影响，确定两条信号通路之间通过Crosstalk来共同影响人胚胎脊髓发育，④再通过RNA干扰Wnt因子来进一步验证Crosstalk的关键因子。本研究结果将进一步阐明人胚胎脊髓发育的机制，为临床预防神经管发育缺陷及神经损伤修复和退性行疾病的治疗提供进一步的理论依据。

神经管发育缺陷及各类脊髓损伤和退行性疾病的发病率居高不下，严重影响了人口素质及患者的生活质量。作为神经营养因子家族的关键性因子，脑源性神经营养因子（Brain-derived neurophic factor， BDNF）在促进神经细胞的存活、生长及分化过程中发挥了极其重要的作用。而经典的Wnt/β-catenin信号通路在控制神经细胞分裂、分化及挽救神经细胞的变性、坏死也可发挥作用。研究发现，在两条通路的下游因子中有部分的相同性，那么，两条通路间是否存在一定的联系，且联系的纽带又是哪一个因子呢？不得而知。为研究BDNF对人胚胎脊髓神经元及神经干细胞的作用，我们培养了大鼠和人胚胎脊髓神经元及神经干细胞后，对其进行BDNF上调（人的细胞采用质粒转染，大鼠采用HSV病毒及BDNF蛋白）及下调（人的细胞采用RNA干扰，大鼠采用HSV病毒及BDNF抗体封闭）干预，发现：BDNF可促进胚胎脊髓神经元及神经干细胞的增殖、生长及分化；上调及下调BDNF后其下游因子相应上调或下调，同时Wnt通路中各因子相应上调或下调；可以得出，BDNF和Wnt通路之间确实存在一定的关系。为了进一验证结果及找出关键性的因子，进行了在干预BDNF通路的同时进行BIO（GSK-3β特异性的抑制剂）共培养的方法，发现在采用BIO后，无论上调BDNF还是下调BDNF，BDNF通路对Wnt通路的上调和下调作用随之减弱。结论：BDNF可促进大鼠和人胚胎脊髓神经元及神经干细胞的增殖、生长和分化；BDNF可通过Wnt信号而增强其对神经元和神经干细胞的生长、增殖和分化的作用；关键因子可能是GSK-3β，进而引起其下游因子的相应变化，最终发挥其生物学作用。本研究结果进一步阐明了BDNF在人胚胎脊髓发育过程中的通过BDNF通路及Wnt通路影响神经元及神经干细胞发育的作用机制，以及两条通路之间的关系，进一步探讨了脊髓发育的机制，为临床预防神经管发育缺陷及神经损伤修复和退性行疾病的治疗提供进一步的理论依据。