OPN通过RGD和/或SLAYGLR结构域激活IGF-1R和mTOR信号通路促进轴突再生的研究

Diffuse axonal injury (DAI) is one of the most common pathological types resulted in high morbidity in severe traumatic brain injury. Axonal growth capacity decline is an important reason for that. Optic nerve is a special kind of central nervous system. Our previous data shows that OPN+IGF-1 can achieve anatomic and functional reconstruction after optic nerve injury. However, there is a difference in morphology and function between retinal ganglion cells and cortical neurons. It is unclear whether the phenomenon in the pre-experiment of optic nerve is consistent with that of the DAI model. The mechanism of the phenomenon is also unclear. We next found that OPN could activate the expression of pIGF-1R and OPN-N-terminal (including RGD and SLAYGLR) may be the critical domain. Based on the results of our previous studies, this study is intended to provide different AAV.PHP.B by intravenous in DAI animal experiments and in vitro cell experiments, to detect morphological and behavioral data change. Rapamycin and IGF-1R antagonist are designed to use in this study. The aim of this study focus on the effects of OPN to IGF-1R and PI3K-Akt-mTOR pathway and the effects of RGD and SLAYGLR domain. We also aim to explore the mechanism how OPN promote axon regeneration after DAI.

弥漫型轴索损伤（DAI）是重型脑外伤后致残率高的常见病理类型之一。轴突生长能力下降是其重要原因。课题组前期在视神经这一特殊中枢神经系统损伤模型的预实验中，给予OPN和IGF-1，实现了视神经损伤后的解剖与功能重建。但视网膜节细胞与皮层神经元在形态和功能上存有差异，在视神经预实验中的现象与DAI模型是否一致仍不清楚，现象的机制亦不清楚。课题组进一步研究发现，OPN可激活细胞pIGF-1R表达、OPN-N端（含RGD和SLAYGLR）可促进再生等初步机制。基于前期研究结果，本课题拟在DAI体内动物实验和体外细胞实验中，通过静脉途径给予不同AAV.PHP.B，检测形态学、行为学等方法，结合应用rapamycin、IGF-1R拮抗剂方法，研究OPN中RGD和SLAYGLR结构域作用，研究OPN对IGF-1R和PI3K-Akt-mTOR通路的作用，深入探讨OPN促进DAI轴突再生的的细胞与分子机制。

一、背景：在我国，随着高速交通工具的广泛应用，建筑业、采矿业的高速发展，快速、刺激性的体育运动的逐渐流行，高处坠落和暴力击打伤的频繁出现，TBI的发生率亦居高不下。目前严重缺乏针对TBI致伤机理的具备明显疗效的治疗药物。在基础研究的实验动物中显示出了一定的治疗作用的药物在临床试验中均以失败告终。截至目前，已有超过20个药物完成了进行II期/ III期临床试验，全部没有改善长期预后，现状堪忧。因此，迫切急需更多的TBI基础研究以期出现新的治疗靶点和干预措施。.二、主要研究内容：1）体内动物实验：在小鼠弥漫型轴索损伤模型（DAI）中，应用AAA.PHP.B载体过表达IGF-1和不同OPN，开展OPN对神经元的作用及其细胞机制研究。2）动物行为学实验：检测小鼠致伤前后神经行为学变化和不同组别之间神经功能恢复程度差异的研究，开展OPN对动物神经行为学作用的研究。3）体外细胞实验：.体外培养神经元，转染不同AAA.PHP.B过表达IGF-1和不同OPN，开展OPN对神经元的作用及其分子机制研究。.三、1）成功构建不同AAA.PHP.B病毒，经静脉途径给予后，实现在全脑神经元过表达IGF-1和不同OPN。2）研究在小鼠DAI模型中，OPN、IGF-1对伤后皮层、丘脑、海马区域的神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞等不同细胞的数量及形态结构的影响。3）明确OPN对神经元IGF-1R的激活作用，对PI3K-AKt-mTOR信号通路激活作用。4）研究OPN关键结构RGD domain和SLAYGLR domain在促轴突再生中的作用及其机制。