目的及意义脊髓损伤后神经突触可塑性的变化(树突棘密度及成熟度的变化)对脊髓损伤的修复至关重要。树突棘是突触后的结构基础,其形态与突触可塑性密切相关。目前关于Spastin的研究报道主要包括在轴突运输、轴突分支和侧枝形成等方面。SUMO化修饰作用在神经系统及突触形成等方面起重要作用,且本实验室已验证Spastin能被SUMO修饰。然而Spastin以及其SUMO化修饰状态的是否能够调节突触可塑性尚待探讨。本研究主要目的为SUMO化修饰Spastin是如何调控树突的生长调控机制,以及如何调节突触可塑性。探讨Spastin及其SUMO化在树突生长发育的调控机制,不仅有利于认识神经元信息的调控机制,也可让我们深入理解神经疾病及神经损伤的本质过程,为治疗神经发育障碍及神经损伤疾病提供新的理论支持。材料与方法首先采用免疫细胞化学染色,明确Spastin及与SUMO在树突及树突棘中是否存在共定位,进而发挥作用;其次构建了Spastin及其SUMO化相关表达载体,并过表达于体外培养的海马神经元中,观察SUMO化修饰调控Spastin在神经元树突伸长、分支形成及树突棘发育中发挥的作用,观察神经元细胞膜表面Glu A1的表达情况。最后通过标记追踪内吞体和Glu A1的动向,探讨树突及树突棘表面Glu A1是通过何种途径进行转运。结果1.Spastin及SUMO1蛋白大量共存于树突及树突棘中。2.过表达Spastin能够促进神经元树突的伸长和分支的形成,而过表达去SUMO化突变体Spastin-K427R不能促进树突的伸长及分支的形成。3.过表达Spastin及Spastin不同SUMO状态对树突棘的密度无明显影响,过表达Spastin使细长型树突棘占比增多,树突棘趋向不成熟。Spastin去SUMO化突变体Spastin-K427R使蘑菇状树突棘占比增多,树突棘趋向成熟。4.过表达Spastin及共转染Spastin和SUMO1能够促进Glu A1的内化,两者使Glu A1内化程度未有明显分别。Spastin去SUMO化突变体SpastinK427R使海马神经元树突Glu A1膜表达量增多。引入SENP1使Spastin去SUMO化修饰后的Glu A1内化的幅度明显下降。5.过表达Spastin使晚期期内吞体LAMP1与Glu A1的共定位程度增加,而早期内吞体及中期内吞体与Glu A1的共定位无明显增加。并且去SUMO化突变体Spastin-K427R能够减少LAMP1与Glu A1的共定位程度。结论1.SUMO化修饰Spastin可促进海马神经元树突的伸长及分支的形成,使树突棘趋向细长型,并且使Glu A1膜表达量下降。Spastin去除SUMO化修饰后不能促进树突的伸长及分支的形成,树突棘趋向成熟,并且Glu A1膜表达增多。2.SUMO化修饰Spastin介导Glu A1的内化通过晚期内吞体LAMP1进行转运。Spastin去除SUMO化修饰后通过此途径转运的Glu A1减少。