联合沉默SOCS3和NgR基因在脊髓损伤修复中的作用和机制

Spinal cord injury (SCI) has a severe impact on the patient's life, affecting all areas of daily life. The key problems in SCI repair are the presence of inhibitory molecules in the local environment and loss of the intrinsic capacity for growth by neurons. It has been previously reported that myelin-derived neurite growth inhibitor Nogo plays a major role in blocking axon regeneration in the CNS, blockade of Nogo receptor ligands promotes new axon outgrowth. However, the extents of axon regeneration and functional recovery observed in these studies are still limited. Recently, studies have shown that suppression of cytokine signaling 3(SOCS3) acts as a negative regulator of signaling pathways of cytokine and growth factors to exhibit axon regeneration. SOCS3 deletion in neurons promotes dramatic axon regeneration following central nervous system (CNS) injury. In order to indentify a strategy for promoting sustained robust axon regeneration, we will assess the effects of interfering Nogo receptor (NgR) and SOCS3 in adult spinal neurons and rat model of traumatic spinal cord injury. The synergistic effects of concomitant inactivation of NgR and SOCS3 may suggest a potential solution to the challenge of neuron regeneration. Our experiments will provide an important strategy for achieving sustainable axon regrowth in the adult CNS neurons, making the goal of functional recovery more realistic.

脊髓损伤严重威胁着人们的生命和生存质量。脊髓损伤后微环境中神经再生抑制因子的存在及成人神经元内在再生能力低下，是影响脊髓损伤修复的关键问题。我们及其他学者研究发现，Nogo/NgR信号通路是存在于微环境中的主要抑制因子，抑制NgR表达可促进神经元再生，但对脊髓损伤的修复作用有限，这与神经元内在再生能力差密不可分。新近报道，神经元损伤后SOCS3表达急剧增加，敲除SOCS3基因后神经元再生能力明显增强，提示SOCS3通路参与抑制神经元内在再生能力并发挥重要作用。因此，本项目拟在前期研究的基础上，利用RNA干扰技术，采用功能、形态和分子生物学等综合方法，研究联合沉默NgR和SOCS3基因对体外培养神经元再生及大鼠脊髓损伤急性期和慢性期修复的作用及其分子机制，为进一步揭示脊髓损伤后神经元再生的调控机制提供新的理论依据，有助于开发更有效的脊髓损伤防治新策略，具有重要的理论意义和临床应用价值。

脊髓损伤后产生过量的氧自由基，可引起星形胶质细胞的活化，导致胶质疤痕的形成、炎症反应扩大等不良后果。氢分子被发现是一种新型抗氧化剂，并且可以改善大鼠脊髓损伤后运动功能的恢复。本研究着眼于氢分子的抗氧化损伤作用，通过在体实验（大鼠脊髓损伤模型）和离体实验（诱导氧化损伤的细胞模型），采用行为学、免疫组织化学、酶联反应吸附试验和统计学分析等多种方法，欲证明氢分子可抑制继发性脊髓损伤相关的星形胶质细胞过度活化增生，降低炎症因子的释放，减少神经元凋亡并促进轴突修复再生，从而促进功能恢复，起到神经保护作用。.研究结果表明：腹腔注射富氢生理盐水可降低脊髓损伤急性期组织内炎症因子的释放；富氢生理盐水可抑制脊髓损伤后反应性星形胶质细胞活化增生，显著改善脊髓损伤后后肢运动功能的恢复；富氢培养液可使过氧化氢诱导氧化损伤的星形胶质细胞内氧自由基的生成减少，降低氧化损伤后星形胶质细胞肥大增生的程度。以上结果证明了在具有抗氧化作用的同时，富氢溶液可以抑制SCI及氧化损伤促发的反应性胶质活化增生以及由活化的星形胶质细胞引发的炎症反应扩大化。抗星形胶质细胞活化增生可能是氢分子具有显著神经保护作用的潜在机制。.氢分子抑制大鼠挫伤性脊髓损伤后胶质细胞的反应性活化增生和胶质疤痕的形成，以及降低氧化损伤后胶质细胞的过度活化以及其所分泌的促炎细胞因子的释放从而抑制炎症反应的扩大。除了抗氧化作用以外，抗胶质活化增生是氢分子具有神经保护作用的另一种潜在机制。这也为将氢分子应用于临床促进脊髓损伤后轴突再生和修复提供了理论依据。