星形胶质细胞源性LCN2致肌萎缩侧索硬化症运动神经元死亡的机制研究

The activation of glial cells and secretion of some toxic factors play an very important role in the motor neuron death of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) which get more and more attentions. Our previous studies found that actived astroglia in patients of ALS and transgenic animal models could secret 1ipocalin 2 (LCN2)，which leaded to the death of motor neurons. We suppose that LCN2 might bind with its receptors 24 p3R in the motor neurons and then trigger a series of events in the signal molecules such as integrin beta 3 (ITGB3) and apoptosis regulatory proteins (BIM) et al, thus affect the survive of motor neurons. To investigate the role and mechanism of LCN2 from astrocytes in the pathogenesis of ALS, and explore the relationship between the activation of astrocytes and degeneration or death of neurons, the project intend to verify the hypothesis using morphologic, biological methods, transgenic animals and cell models for better understanding the mechanisms of motor neuron death in ALS, to provide theoretical bases and a potential target for the treatment of ALS.

胶质细胞活化并分泌一些细胞毒性因子在肌萎缩侧索硬化(ALS) 运动神经元死亡中的作用越来越受到关注。前期研究发现在ALS患者与转基因动物模型中星形胶质细胞活化后分泌脂质运载蛋白2(1ipocalin 2，LCN2），引起运动神经元死亡。我们推测LCN2与运动神经元中受体24p3R结合触发系列信号分子如整合素β3（ITGB3）和凋亡调节蛋白(BIM) 等表达改变，影响运动神经元的存活。为明确星形胶质细胞源性LCN2在ALS发病中的作用及其机制，探讨星形胶质细胞活化与神经元变性与死亡的关系，本项目将运用形态学、分子生物学、转基因动物与细胞模型等方法对假说进行验证。以期更深入了解ALS中运动神经元死亡的机制，为ALS的治疗提供理论依据和潜在的靶点。

肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种以上、下运动神经元受损为特征性表现的退行性疾病，表现为进行性肌无力和萎缩，多种发病机制在ALS的发生中具有重要作用。其中胶质细胞活化和炎症分子在ALS致病机制中的作用是研究热点，为明确胶质细胞源性LCN2是否能够与运动神经元中受体24p3R结合触发系列信号分子如整合素β3（ITGB3）和凋亡调节蛋白BIM等表达改变，进而影响运动神经元的存活。本项目采用培养大鼠脊髓前角运动神经元和NSC34细胞系，进行星形胶质细胞源性和外源性LCN2蛋白干预，采用免疫共沉淀的方法寻找运动神经元细胞膜上与LCN2的相互作用受体，激光共聚焦观察LCN2与其受体megalin和24p3R的共表达，干扰其受体24p3R表达后观察对运动神经元的存活的影响；明确LCN2通过何种受体介导运动神经元死亡，发现LCN2可与神经元的24p3R受体结合，干扰受体24p3R的表达，能够延长运动神经元的存活时间。.在ALS的TDP-43转基因动物模型和细胞模型中检测对应的调控因子和信号分子整合素β3（ITGβ3）/凋亡调节蛋白BIM及C趋化因子配体10（CXCL10）等表达变化，发现ITGβ3和CXCL10的表达是上调的，而凋亡调节蛋白BIM的表达明显降低；抑制LCN2与24p3R受体结合能够发现凋亡调节蛋白BIM的表达会增高，而对ITGβ3和CXCL10的表达没有影响；说明凋亡调节蛋白BIM在ALS中运动神经元的存活具有调节作用。从ALS动物模型和细胞实验中，基本明确LCN2可与神经元细胞膜上的受体24p3R结合，调控凋亡调节蛋白BIM的表达及有关信号通路，进而促进运动神经元的死亡。以上结果有助于加深理解ALS的发病机制并对治疗提供新的思路。