OECs促进NSCs分化和分化后功能重建的机理及应用研究

HIF-1, SC1 and SPARC, which is the secreted protein of olfactory ensheathing cells (OECs), play an important role in synaptogenesis after neural stem cells (NSCs) neuronal differentiation. This study will observe the ratio of neuron derived from NSCs by the meas of high temperature pretreading OECs and testing the content change of HIF-1 in supernatant by Western blot, RT-PCR and ELISA. Meanwhile, we obtained two special proteins called SC1 and SPARC by semi-quantitative proteomic analysis between OECs and astrocytes and induce the neuronal differentiation of NSCs in vitro. And then we try to study the role of HIF-1, SC1 and SPARC in nerve recovery treated with combined transplantation with OECs and NSCs. We try to uncover the mechanism that OECs induce the neuronal differentiation of NSCs and promote synaptogenesis. So this study demonstrate that the effect of micro enviroment of nerve injury on nerve recovery, and establlish the foundation for the clinical application of HIF-1, SC1 and SPARC.

嗅鞘细胞（OECs）分泌蛋白中的SC1和SPARC及高温预处理OECs后分泌的低氧诱导因子（HIF-1）在促进神经干细胞（NSCs）定向分化及分化后突触的发生及生长起着关键作用。本研究采用高温预处理培养的OECs，运用Western blot、RT-PCR、ELISA检测其上清液中HIF-1的含量变化，观察诱导NSCs定向分化后神经元的比例；同时利用激光共聚焦，扫描电镜和膜片钳技术对OECs与星形胶质细胞差异蛋白质组学分析得到的SC1和SPARC两种特殊蛋白，进行体外NSCs定向诱导分化后神经元突触发生及生长机理的研究；再通过动物实验研究HIF-1、SC1、SPARC在OECs与NSCs联合移植治疗神经损伤中对神经修复的作用，揭示OECs诱导NSCs定向分化及促进神经突触发生的机制，阐明其改变神经损伤局部微环境对神经修复的作用，为其诱导NSCs定向分化的临床作用，促进神经功能修复奠定基础。

中枢神经系统损伤后不能再生，而神经干细胞（NSCs）及嗅黏膜来源的间充质干细胞（MSCs）具有增殖和向神经元分化的能力。嗅鞘细胞（OECs）分泌蛋白中的SC1及高温或低氧预处理OECs后分泌的低氧诱导因子（HIF-1）在促进神经干细胞（NSCs）定向分化及分化后突触的发生及生长起着关键作用。本研究采用高温或低氧预处理培养的OECs，检测其上清液中HIF-1的含量变化，观察诱导NSCs、MSCs定向分化为神经元的比例；研究OECs分泌蛋白SC1促进NSCs分化后神经元突触发生的机制；探讨HIF-1促进MSCs分化为多巴胺能神经元的机制并提出“土壤、种子与微环境”理论。通过研究，我们发现：①高温预处理OECs后其上清液中的HIF-1上调，用处理后的上清液能更高效地诱导NSCs向神经元分化，分化比例能由24%提高到32%，而直接用高温预处理NSCs将促进其向神经元和胶质细胞方向分化，分化比例分别提高24%和45%，其机制与lncRNA差异性表达相关；②低氧预处理OECs后其上清液HIF-1上调，用处理后的上清液能诱导MSCs向多巴胺能神经元分化，其分化比例为62%，分化后上清液中能检测到多巴胺，浓度为1.5ng/ml，并发现MSCs向多巴胺能神经元分化与HIF-1上调有关；③OECs分泌蛋白SC1能促进NSCs分化后神经元的突触形成，分泌蛋白IGFBP-2能促进NSCs增殖，且能促进NSCs向胶质细胞方向分化，浓度为500ng/ml时增殖效果最为明显；④完成了人嗅黏膜MSCs的体外培养、鉴定及诱导分化的研究，证实了人嗅黏膜MSCs与其他MSCs一样具有多向分化潜能，具有成球效应，且能向神经元方向分化，并用扫描电镜及透射电镜观察了其超微结构。本研究围绕“土壤、种子与微环境”理论，将OECs视为土壤，NSCs或MSCs视为种子，通过发现几种OECs分泌蛋白，更高效地诱导NSCs向神经元分化，促进分化后神经元突触形成，同时通过微环境的变化（高温、低氧），进一步提高干细胞所分化效率，诱导干细胞向特定神经元（多巴胺能神经元）分化，为干细胞治疗的临床应用奠定基础。