STIM1在少突胶质细胞髓鞘形成及损伤修复中的作用

Dysfunction of oligodenrocytes has been associated with neurological and psychiatric disorders. The proliferation of oligodendrocyte precursor cells (OPCs) and their timely differentiation into mature OLs play critical roles in myelination. Although previous studies show that the myelination is regulated by multiple cell-intrinsic and extracellular factors,the molecular control of oligodendrocyte formation is yet to be fully understood. Our preliminary work first showed that STIM1 may regulate the myelination in CNS.We record the STIM1 in OPCs, and the expression of Stim1 was up regulated in the differentiation of OPCs. In this project, we continue to utilize molecular biology, biochemistry, immunochemistry,electrophysiology and Cre-Loxp-based knock out mice to investigate the defects of myelination and OPC differentiation in the STIM1 knock-out mice and underlying mechanisms. We also investigate the action of STIM1 signaling in the injury of myelin and remyelination using the cuprizone-induced demyelination model.Our results may reveal the roles and mechanisms of STIM1 in myelination,OPC differentiation and remyelination in CNS and may supply a new therapeutic target and an animal model for myelin-related diseases and drug screening.

中枢神经系统的髓鞘由少突胶质细胞形成，介导神经冲动快速稳定的传递。形成髓鞘的少突胶质细胞由其前体细胞（OPC）分化并进一步发育成熟产生。研究髓鞘发育和OPC细胞分化调控的机制对髓鞘相关疾病以及髓鞘损伤后的修复治疗具有重要意义。我们发现STIM1可能参与调节中枢神经系统髓鞘形成：在OPC中记录到STIM1介导的CRAC电流，且在OPC分化过程中，STIM1表达水平显著上调。本项目将在前期研究基础上，综合利用分子、生化、细胞和电生理等实验技术和基因敲除小鼠模型，研究STIM1是否对中枢神经系统髓鞘发育和OPC细胞分化具有调控作用及其可能分子机制，并以此为基础利用小鼠脱髓鞘模型来研究STIM1在髓鞘损伤修复中的作用。该项目将揭示STIM1对中枢神经统髓鞘发育及髓鞘损伤修复的调控及其分子机制，为多发性硬化综合症、自闭症等多种髓鞘相关疾病的治疗提供潜在的新靶标。

本项目是研究中枢神经系统的髓鞘发育及再生中Stim1在其中的作用及机制。中枢神经系统的髓鞘由少突胶质细胞形成，介导神经冲动快速稳定的传递。形成髓鞘的少突胶质细胞由其前体细胞（OPC）分化并进一步发育成熟产生。本项目在OPC 中记录到STIM1 介导的CRAC 电流，且在OPC 分化过程中，STIM1 表达水平显著上调。本项目利用STIM1基因敲除小鼠模型，研究STIM1 在中枢神经系统髓鞘发育和OPC 细胞分化具有调控作用及其可能分子机制，并以此为基础利用小鼠脱髓鞘模型来研究STIM1 在髓鞘损伤修复中的作用。实验结果发现在髓鞘发育的高峰期（小鼠两周龄），缺失STIM1会导致髓鞘基因（Western和Realtime PCR分别检测MBP、MOG、CNP的蛋白和mRNA水平）表达增加，OPC细胞分化（CC1+Olig2染色）增加，髓鞘化的轴突（MBP染色）增加；但在髓鞘基本发育成熟后（小鼠4周龄），缺失STIM1与对照组相比，髓鞘蛋白的表达、OPC的分化及髓鞘化的轴突没有差异。且利用电镜观察视神经髓鞘的形态，两周及四周的敲除小鼠与对照小鼠均无差异。同时在体外OPC培养体系中建立了STIM1基因干扰实验体系，观察到STIM1表达降低后，未对OPC的增殖和凋亡产生影响，但发现OPC的分化过程中，STIM1干扰后会导致髓鞘基因表达增加，分化的OPC细胞有所增多。但在OPC中过表达STIM1对OPC的分化无影响。通过检测上述体内体外髓鞘发育及OPC分化的过程中调控髓鞘形成和OPC分化的转录因子，发现多个转录因子表达增加。利用Cuprizone诱导的小鼠髓鞘损伤及再生模型检测STIM1的表达无变化，提示STIM1在髓鞘损伤及修复中可能无重要作用。且STIM1敲除小鼠进行Cuprizone诱导损伤及修复后，与对照组比较，也无差异。综上所述，本项目明确了STIM1 在中枢神经统髓鞘发育中具有一定的作用，且是可能是通过影响部分转录因子的表达从而促进OPC的分化实现的，但该作用在体内对髓鞘的发育未起到决定性作用，可能被其他钙信号通道补偿，具体尚需进一步验证。