PTEN-cAMP通路抑制成年脊髓损伤后修复的机制研究

如何提高神经元内在生长能力是当前研究脊髓再生修复的热点。已证实成年神经元内在生长能力低下与cAMP水平的降低密切相关，但其分子机制不清。新近发现，控制细胞过度生长的肿瘤抑制基因PTEN在成年神经元内高表达，参与抑制CNS损伤后的再生，抑制PTEN能提高神经元内在生长能力。由于PTEN与cAMP的表达存在明显的年龄依赖性负相关，我们的预实验结果也提示，抑制神经元内PTEN，可提高其cAMP的水平，促进突起生长。由此推测，发育过程中神经元内PTEN的高表达可能参与cAMP的负调控，导致神经元内在生长能力降低。本项目拟采用PTEN条件性基因敲除小鼠和过表达手段，并结合相关技术，从离体和在体水平探讨PTEN-cAMP通路抑制成年脊髓损伤后修复的分子机制。通过对神经元发育过程中再生能力丧失相关分子事件PTEN-cAMP通路的深入研究，将有利于设计更好的治疗手段来促进成年脊髓损伤后的再生修复。

提高神经元内在生长能力成为促进脊髓再生修复的研究热点。成年神经元内cAMP的降低与肿瘤抑制基因PTEN表达的增高是神经元内在生长能力降低的主要原因，PTEN与cAMP的表达水平存在明显的年龄依赖性负相关，提高成年动物神经元内cAMP的水平或抑制PTEN的表达，可不同程度地恢复神经元内在生长能力，促进CNS再生。我们的研究结果进一步证明了PTEN与cAMP年龄依赖性负相关。发育过程中，脑和脊髓内PTEN表达逐渐增加，而cAMP的表达逐渐降低，促进cAMP成生的腺苷酸环化酶（AC）表达也逐渐下降，降解cAMP的磷酸二脂酶（PDE）表达增加。脊髓损伤后，脑和脊髓cAMP和AC水平进一步下降，pERK表达也下调，后者参与AC的调节，PDE水平增加，PTEN表达增加；继而通过应用Cre-loxp系统特异性敲除的神经元内PTEN，观察PTEN是否参与cAMP的调节以及其分子机制。结果表明应用Cre-loxP系统条件性敲除成年小鼠体感皮层锥体细胞内PTEN，可见其下游通路信号分子pAKT和pS6p的激活，阻止cAMP的下调，并通过上调pERK的表达阻断PDE4对cAMP的降解，PTEN下游信号pAKT的表达与ATF3的表达一致，后者调节AC的表达。因此，我们推测，发育过程中，由于PTEN的高表达，可能通过抑制AC的表达并增加PDE的表达，结果下调cAMP。我们的结果证明了PTEN可能通过调节AC和PDE4参与cAMP水平的调节。