Wnt信号通路效应因子TCF7L2在5-氟尿嘧啶引起的少突胶质细胞分化障碍中的作用研究

One widely used chemotherapeutic agent associated with CNS toxicities is 5-Fu. Multiple clinical studies showed that the demyelinating syndrome reminiscent of multifocal leukoencephalopathy has been increasingly identified following treatment with 5-Fu. Here, we demonstrate that CNS damage in mice is caused by short-term systemic treatment with 5-Fu. Our experiments show that oligodendrocytes are vulnerable to clinically relevant concentrations of 5-Fu, but it didn't affect neurons and astrocytes development in vitro and in vivo. More importantly, 5-Fu exposure in vivo obviously upregulates the level of Wnt signaling effector TCF7L2 expression. Based on several strategies, eg OPC culture and Tcf7l2 conditional knockout mice, this study provides the effects and mechanisms of damage to white-matter tracts of individuals treated with 5-Fu, which are associated with oligodendrocyte differentiation deficit and abnormal Wnt/beta-catenin/TCF7L2 signaling pathway. Toward to TCF7L2 target, we are trying to find more methods to antagonize CNS toxicities inducing by 5-Fu. Taken together, our study is not only to investigate the effects of 5-Fu-induced CNS damage, but also to amplify the theories of chemotherapy agents in CNS toxicities.

5-氟尿嘧啶（5-Fu）是临床广泛使用的一线抗肿瘤药物，能引起明显的中枢神经系统毒性。临床研究发现5-Fu治疗肿瘤患者可导致中枢神经系统内脑白质脱髓鞘综合征，但其引起白质损伤的分子机制和关键靶点还有待研究。我们的前期实验证实5-Fu显著损伤脑和脊髓内少突胶质细胞，但神经元细胞和星形胶质细胞未见明显变化。5-Fu明显激活Wnt信号通路效应因子TCF7L2的表达。本项目将通过观察5-Fu引起体内外少突胶质细胞的毒性，利用原代OPC细胞培养的技术和Tcf7l2基因条件性敲除动物，研究5-Fu对少突胶质细胞发育的影响，系统阐明Wnt/beta-catenin/TCF7L2通路，尤其是TCF7L2蛋白的关键作用，为5-Fu诱发神经毒性的预防或治疗新靶点的发现提供理论依据。此研究不仅有利于发现5-Fu引起的神经毒性的作用特点及机制，丰富抗肿瘤药物诱发神经毒性的基础理论，还可为防治这类毒性提供新思路。

研究背景：5-氟尿嘧啶（5-FU）是临床广泛使用的一线抗肿瘤药物。临床研究发现5-FU在治疗肿瘤患者的过程中可导致中枢神经系统内脑白质脱髓鞘综合征，但目前的研究仅停留在其诱导胶质细胞凋亡和抑制神经细胞增殖等表观现象上，而5-FU损伤CNS中具体哪类神经细胞以及调控的关键分子并不明确。同时，5-FU越来越多的应用于儿童肿瘤的治疗中，而对于儿童患者的中枢神经毒性仍不明确。因此，明确5-FU损伤CNS的哪类细胞（即神经元，星形胶质细胞以及少突胶质细胞），并且明确调控其损伤发生的关键分子，为开发靶向预防或治疗手段，减轻5-FU这一类抗肿瘤药物的不良反应，具有重要的理论意义和临床需求。.研究内容：在前期研究中我们证实5-FU显著损伤脑和脊髓内少突胶质细胞的表达，并且明显激活Wnt信号通路效应因子TCF7L2的表达。本项目在此基础上将通过观察5-FU引起的体内外少突胶质细胞的毒性，利用原代OPC细胞培养的技术，免疫荧光及免疫组化等研究5-FU对少突胶质细胞的损伤，系统阐明Wnt/beta-catenin/TCF7L2通路，尤其是TCF7L2蛋白的关键作用，为5-FU诱发神经毒性的预防或治疗新靶点的发现提供理论依据。.研究结果：（1）5-FU能够引起成年及幼年小鼠发生中枢神经系统脱髓鞘现象，并且5-FU是通过诱导少突胶质细胞死亡而引起的脱髓鞘。（2）5-FU诱导的少突胶质细胞损伤中，TCF7L2明显下调，从而影响TCF7L2/HDAC1/2复合物的形成，最终引起了少突胶质细胞损伤，发生脱髓鞘现象。（3）成年老鼠中5-FU引起的脱髓鞘现象在撤除5-FU后能够自发进行修复，幼年老鼠中5-FU也能引起脱髓鞘现象，并且也能自发进行修复，并且损伤更严重，修复也更快。（4）TCF7L2参与到了5-FU引起的损伤后再修复过程，并且显著促进少突胶质细胞增殖和分化。.科学意义：此研究不仅有利于发现5-FU引起的神经毒性的作用特点及机制，丰富抗肿瘤药物诱发神经毒性的基础理论，还可为防治这类毒性提供新思路。