Notch信号对骨髓间充质干细胞移植治疗AD鼠的细胞转归与疗效调控

干细胞移植能否成为治疗阿尔茨海默病（AD）的有效疗法，很大程度取决于植入细胞的成活、增殖和分化能力。Notch信号作为调控细胞增殖分化最主要的机制之一，可能控制着移植细胞的转归取向从而影响治疗效果。本研究在小鼠骨髓间充质干细胞（MSCs）中建立四环素可诱导的Notch胞内区（NICD)表达系统，再将该细胞经侧脑室注射移植治疗AD模型鼠。在移植早期诱导NICD高表达以期增强MSCs成活和增殖效率，然后降低NICD表达便于MSCs向神经细胞分化；在移植后期再次激活NICD使沉寂脑内的MSCs增殖分化，以期达到长效的治疗目的。在此过程中用免疫组化、PCR、免疫印迹等监测植入细胞成活、增殖、迁移和分化状态，用水迷宫观察AD鼠学习记忆等行为学的变化，动态地评价Notch信号对移植细胞转归和疗效的调控，进一步阐明植入体内干细胞保持多能性和分化的机制，为提高MSCs治疗AD的疗效提供新思路。

Notch信号作为调控细胞增殖分化最主要的机制之一，可能控制着脑内移植的间充质干细胞（MSCs）的转归取向从而影响对阿尔茨海默病（AD）的治疗效果。本研究采用四环素调控系统（Tet-On）构建了表达Notch1胞内区（NICD)的MSCs（NICD-MSCs）和表达EGFP的MSCs（EGFP-MSCs），体外实验证明诱导NICD表达可促进MSCs增殖；将NICD-MSCs和EGFP-MSCs分别注射入AD模型APP转基因鼠侧脑室后并给予强力霉素诱导2周，第6周检测发现：两组空间学习和记忆能力均较移植前改善，但组间差异不显著；两组的移植细胞局限在侧脑室周边组织，移植细胞存活数量以及神经元和神经胶质细胞分化百分率的组间差异不显著。上述结果显示外源性NICD高表达在体内对MSCs增殖和分化影响不明显，其可能的原因是Tet-On系统感染以及细胞移植后面临的复杂环境造成MSCs在体内对NICD高表达的反应不同于体外，我们推测通过基因转染方法的改良和多基因网络调控Notch信号通路，可能更好地激活移植MSCs在体内Notch信号通路从而促进其增殖。为此本项目进一步分析了MSC向神经细胞分化的机制，发现MSCs向神经细胞分化时miR-29a上调，其直接靶向抑制RE1沉默因子(REST)从而促进MSC向神经细胞分化；且Notch信号通路被自噬机制抑制后，可引起MSCs增殖周期中S期细胞数减少，并促进MSCs分化为神经元并表达神经烯醇化酶（NSE）和微管相关蛋白2（MAP2），进一步分别从microRNA和自噬调控角度阐释了MSC增殖和分化机制。同时，在本项目实施过程中进行时，我们发现实验动物（母鼠）在高龄阶段（12月龄左右）生育的子鼠，其空间学习和记忆能力较青年生育对照组显著降低，提示高龄生育可能改变了子代的神经系统发育。为了探讨其分子机制，我们检测了高龄生育组新生子代海马基因表达谱、microRNA表达谱和lncRNA表达谱与青年生育组间所存在的差异，结果发现上述表达谱在两组间均有显著差异，生物信息学分析结果表明多个信号通路参与其中，其中S期激酶相关蛋白2（SKP2）基因上调在蛋白水平得到验证，提示高龄生育可从分子层面改变子代神经基因表达，为探索高龄生育对子代神经系统发育的影响提供了实验依据，开辟了新的领域。