BMSCs通过PGE2和TGF-β调控大鼠脑损伤神经炎症中M1/M2型小胶质细胞活化的机制研究

Neuroinflammation is a hallmark of brain injury. Microglia play a critical role in neuroinflammation following brain injury. Microglia possess states of pro-inflammatory M1 and anti-inflammatory M2 phenotypes which play a critical role in neuroinflammation in brain injury. Modulating the phenotype of the microglia from pro-inflammatory to anti-inflammatory is a promising therapeutic strategy. The preliminary study of project applicant has found that bone marrow mesenchymal stromal cells （BMSCs）can modulate neuroinflammation in brain injury on microglial. PGE2 and TGF-β are secreted by BMSCs with immunomodulatory activities which may be inhibit the activity of M1 phenotype microglia and augment the activity of M2 phenotype microglia. This research to verify the hypothesis that BMSCs (including PGE2 and TGF-β) inhibit M1 phenotype activation and/or promote the M2 type phenotype in different conditions and/or different time to play different effects in vivo and in vitro. This study offers a new insight into the mechanisms of immunomodulatory effect of BMSCs transplantation in central nervous system injury and provides theoretical basis for further clinical application.

神经炎症反应是脑损伤最重要的病理过程，小胶质细胞（MGs）在神经炎症反应中发挥至关重要的作用。MGs两种主要的活化状态M1型和M2分别发挥着促炎和抗炎的作用。通过对MGs不同活化状态的调节是治疗神经系统损伤新的策略。骨髓间充质干细胞（BMSCs）具有免疫调节作用，申请人前期实验已经证实BMSCs通过上调TSG-6作用于MGs参与神经炎症反应的调节。PGE2、TGF-β是BMSCs分泌的具有调节免疫炎症反应的作用物质，其可能参与抑制M1型活化或/和促进M2型活化。本研将从体内、体外两方面研究BMSCs能否抑制M1型活化和/或促进M2型活化，同时产生两种作用还是在不同条件/不同时间发挥不同调节作用？PGE2和TGF-β是否在BMSCs调节GMs活化中发挥重要作用，并阐明其对MGs活化作用的可能机制，从而为BMSCs治疗中枢神经系统损伤作用机制提出新理论。

神经炎症与各种神经系统疾病的发病机制有关，其中小胶质细胞起着关键作用。体内微环境的变化可以激活小胶质细胞并使其分化为具有促炎，破坏作用的M1型或起抗炎和修复作用的M2型。因此，调控小胶质细胞极化是治疗神经炎性疾病的合理方法。胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）是一种神经营养介质，在神经系统疾病中发挥神经保护作用。在这项研究中我对主要研究GDNF对小胶质M1/M2极化的影响以及GDNF是否通过PI3K/AKT信号通路调节小胶质细胞的激活和极化。我们发现，用脂肪间充质干细胞（ADSCs）或GDNF预处理后，LPS刺激的小胶质细胞中炎症性细胞因子的分泌量明显下降，而IL-4刺激的小胶质细胞中抗炎介质的表达明显升高。此外，由ADSC产生的GDNF通过上调PI3K/ATK途径抑制小胶质细胞M1表型并促进M2表型。. 去神经传入性疼痛（DP）是一种典型的神经性疼痛，其机制在于周围或中枢感觉神经损伤，进而导致上游神经元或C纤维的异常放电。骨髓间充质干细胞（BMSC）因其调节神经炎症的能力而已被用于治疗神经性疼痛。在这项研究中，我们探究骨髓间充质干细胞是否通过GDNF调节小胶质细胞极化及其潜在机制。构建并改良了DP大鼠模型，以探讨BMSC及GDNF是否可以缓解DP及其可能的作用机制。ELISA和qRT-PCR结果表明，炎性微环境可以促进BMSCs分泌GDNF。在用BMSCs或GDNF处理后，LPS刺激的小胶质细胞和DP模型血浆中炎性细胞因子的分泌明显减少，而抗炎介质则显着增加。流式细胞仪，免疫荧光染色和qRT-PCR结果表明，骨髓间充质干细胞通过分泌GDNF抑制小胶质细胞M1表型并促进M2表型。此外，BMSC的调节功能涉及抑制NF-κB，同时促进PI3K/AKT信号通路激活。在体内DP模型中，我们发现注射BMSC可明显减轻DP的症状，GDNF也部分地实现了该功能。这些结果表明，BMSC可能对DP具有治疗作用。