炎症微环境下外泌体介导的小胶质细胞调控OPCs分化的作用机制研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangshun102
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中枢神经系统(Central nervous system,CNS)脱髓鞘疾病是一类以免疫介导的髓鞘损伤为主要特征的疾病,其中尤以多发性硬化症(Multiple sclerosis,MS)最为常见,实验性自身免疫性脑脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是广泛应用于研究MS的小鼠模型。髓鞘再生障碍被认为是该类疾病重要的治疗靶点。成熟的少突胶质细胞(Oligodendrocyte,OLs)是CNS内形成髓鞘的细胞,由少突胶质前体细胞(Oligodendrocyte precursor cells,OPCs)分化形成。当病理微环境下发生脱髓鞘后,OPCs被活化,通过增殖、迁移被招募到病灶部位并成熟为新的OLs。然而,通过对MS和EAE样本研究表明,病灶处的OPCs受到髓鞘再生抑制因子等的限制而分化受阻,是髓鞘再生治疗的主要障碍。目前虽有个别药物如(lingo1单抗)进入临床测试,但疗效不佳,因此探明脱髓鞘病灶处的抑制分子及相关分子机制,为促进髓鞘再生治疗开发新的治疗方法具有重要意义。小胶质细胞对维持CNS微环境的稳态具有重要作用,然而在炎症条件下通常被过度激活,我们通过对小胶质细胞分泌的细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs)进行mi RNA表达谱测序发现了mi R-615-5p在炎性因子刺激下显著上调,进一步影响OPCs髓鞘调节因子MYRF的下调,但调控机制未知。基于以上研究背景,本研究首先通过细胞共培养以及EVs与OPCs共孵育测试炎症微环境下小胶质细胞调控OPCs分化的作用方式;随后利用荧光素酶报告基因法,解析MYRF 3’UTR与mi R-615-5p的结合位点;最后利用靶向拮抗mi R-615-5p的AAV评估其对脱髓鞘动物模型EAE的治疗作用。主要研究成果如下:1.EAE小鼠中OPCs与小胶质细胞的相互作用通过构建EAE小鼠模型,对小鼠脊髓进行免疫荧光染色发现小鼠发病高峰期PDGFRα+OPCs数目的增加并伴随有小胶质细胞的活化;并且通过体外细胞培养同样发现激活的小胶质细胞能够抑制OPCs的分化;使用活化的小胶质细胞来源的细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs)与OPCs进行共孵育,导致了OPCs分化受阻。以上结果表明了小胶质细胞通过EVs抑制OPCs的分化。2.活化的小胶质细胞源性的EVs中mi RNA与OPCs分化的关系分离激活的小胶质细胞来源的EVs,对其进行mi RNA表达谱测序分析发现mi R-615-5p的表达具有显著差异。并通过在线网站预测发现了在OPCs分化中重要的转录因子MYRF可能是mi R-615-5p的靶基因;同时对EAE小鼠及体外共培养体系分别进行免疫荧光染色、Q-PCR和WB分析,进一步验证了MYRF与mi R-615-5p具有表达相关性。随后通过构建荧光素酶报告载体证明了mi R-615-5p与MYRF 3’UTR的靶向结合;最后在原代OPCs中转染mi R-615-5p mimics,证明OPCs分化明显受到抑制。以上结果都表明活化的小胶质细胞源性的EVs中mi R-615-5p能够调节OPCs中MYRF的表达,提示炎症微环境下小胶质细胞以EVs作为媒介对OPCs起到了分化调控的作用。3.抑制小胶质细胞中mi R-615-5p的表达对EAE小鼠的影响本部分研究内容通过使用小胶质细胞特异性启动子Iba1表达的mi R-615-5p-sponge的AAV病毒以期特异中和小胶质细胞中mi R-615-5p的表达实现对EAE的治疗。首先在小鼠免疫2天前将病毒注射至小鼠侧脑室,对照组与阴性对照组分别注射AAV-scramble病毒与PBS,随后通过双盲法每天观察小鼠的临床评分,发现mi R-615-5p-sponge治疗组明显改善了EAE的临床症状。对小鼠脊髓组织进行H&E与LFB病理染色以及MBP的免疫荧光染色发现注射了AAV-mi R-615-5p-sponge实验组炎性细胞浸润减少并降低了脱髓鞘区域面积,透射电镜结果进一步证实了AAV-mi R-615-5p-sponge促进了小鼠脊髓髓鞘再生,与之相应,病灶区PDGFRα+OPCs数目减少并伴随有CC1+OLs数目的增加是导致髓鞘再生的关键因素。此外,通过对小鼠脊髓组织提取RNA和蛋白后进行Q-PCR与WB检测发现MYRF表达的升高,表明MYRF对OPCs分化与髓鞘生成也具有重要的调控作用。以上结果表明拮抗小胶质细胞中mi R-615-5p的表达可解除对OPCs的分化抑制作用,并且这一过程依赖于MYRF的表达恢复。综合以上实验结果,本研究发现了脱髓鞘微环境下,小胶质细胞调控OPCs分化的细胞通讯方式,表明小胶质细胞对OPCs的生理作用依赖于EVs的信息传递;随后证明了小胶质细胞分泌的EVs中的mi R-615-5p的作用靶点为OPCs的分化关键转录因子MYRF;最后通过AAV特异中和小胶质细胞中mi R-615-5p的表达测试了其对EAE小鼠的治疗效果。本研究的开展不仅为炎症微环境下OPCs分化与命运决定的研究提出了新的思路,也为炎症脱髓鞘疾病(特别是慢性MS)的治疗提供新的理论依据(炎症微环境调控OPCs的分化)及有效的候选药物(mi R-615-sponge)。
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