脑源性神经营养因子基因转染神经干细胞促进创伤性脑损伤部位神经元存活和细胞骨架蛋白表达

doi:10.4103/1673-5374.202947

摘要/Abstract

摘要：

已知细胞骨架蛋白参与神经元的存活，脑源性神经营养因子能增加轴突损伤后再生时细胞骨架蛋白的表达，如此是否可能促进转染神经干细胞在创伤性脑损伤部位的存活。为验证这一假设，实验以控制性皮质撞击方法建立创伤性脑损伤大鼠模型，72h后在损伤大脑皮质部位注射2 × 10⁷/mL脑源性神经营养因子基因转染神经干细胞3 mL；移植后1-3周见脑组织损伤部位中存活神经元标志物神经丝蛋白200、神经元特异性标志物微管相关蛋白2、细胞骨架有关的肌动蛋白、钙调蛋白和wnt信号通路中的关键因子β-catenin表达明显增加。说明脑源性神经营养因子基因转染神经干细胞发挥了促进病变神经元存活和移植细胞的生长和分化，其机制与调节细胞骨架蛋白及wnt/β-catenin信号通路有关。

ORCID:0000-0002-1314-7816(Hai-ying Ma);0000-0001-8893-3929(Liang-wei Yin)

关键词: 神经再生, 脑源性神经营养因子, 神经干细胞, 转染, 细胞分化, 创伤性脑损伤, 细胞骨架, 神经丝蛋白, 微管相关蛋白, 钙调蛋白, wnt/β-catenin

Abstract:

Cytoskeletal proteins are involved in neuronal survival. Brain-derived neurotrophic factor can increase expression of cytoskeletal proteins during regeneration after axonal injury. However, the effect of neural stem cells genetically modified by brain-derived neurotrophic factor transplantation on neuronal survival in the injury site still remains unclear. To examine this, we established a rat model of traumatic brain injury by controlled cortical impact. At 72 hours after injury, 2 × 107 cells/mL neural stem cells overexpressing brain-derived neurotrophic factor or naive neural stem cells (3 mL) were injected into the injured cortex. At 1–3 weeks after transplantation, expression of neurofilament 200, microtubule-associated protein 2, actin, calmodulin, and beta-catenin were remarkably increased in the injury sites. These findings confirm that brain-derived neurotrophic factor-transfected neural stem cells contribute to neuronal survival, growth, and differentiation in the injury sites. The underlying mechanisms may be associated with increased expression of cytoskeletal proteins and the Wnt/β-catenin signaling pathway.

Key words: nerve regeneration, brain-derived neurotrophic factor, neural stem cells, transfect, differentiation, traumatic brain injury, cytoskeleton, neurofilament, microtubule-associated proteins, calmodulin, Wnt/β-catenin, neural regeneration

. 脑源性神经营养因子基因转染神经干细胞促进创伤性脑损伤部位神经元存活和细胞骨架蛋白表达[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2017, 12(3): 433-439.

Tao Chen, Yan Yu, Liu-jiu Tang, Li Kong, Cheng-hong Zhang, Hai-ying Chu, Liang-wei Yin, Hai-ying Ma. Neural stem cells over-expressing brain-derived neurotrophic factor promote neuronal survival and cytoskeletal protein expression in traumatic brain injury sites[J]. Neural Regeneration Research, 2017, 12(3): 433-439.

参考文献

引言

出版重点

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延伸阅读

来自于中国大连医科大学的马海英团队最新研究发现，脑源性神经生长因子基因转染的神经干细胞移植于创伤性脑损伤大鼠模型后，促进了损伤灶神经细胞的存活、神经生长、及移植细胞的分化，这种改变与脑源性神经生长因子促进细胞骨架蛋白的构建及Wnt/β-catenin信号通路有关。

脑源性神经生长因子是神经生长因子家族中的一种由脑源性神经生长因子基因编码的生物活性蛋白，其在神经细胞的存活、生长、分化及抑制神经细胞凋亡等方面有重要作用。马海英所在团队既往研究表明，脑源性神经生长因子基因转染的神经干细胞能够在损伤早期明显改善创伤性脑损伤大鼠模型的感觉运动功能，并且促进了移植细胞向神经细胞的分化和突触素的表达。其团队在体外神经干细胞的研究中发现，钙调蛋白和肌动蛋白与神经干细胞的生长、分化和神经突的生长等密切相关。然而，在体内研究中，神经干细胞移植除了细胞代替治疗外，影响移植的因素很多，其机制并不完全明确。

此次，马海英等进一步研究发现，脑源性神经生长因子基因转染的神经干细胞移植于大鼠脑损伤区后，脑源性神经生长因子明显促进了细胞骨架蛋白，包括神经元标志物神经丝蛋白200、神经元特异性标志物微管相关蛋白2和与细胞骨架有关的肌动蛋白的表达，并且与神经干细胞相比，脑源性神经生长因子基因转染的神经干细胞移植使损伤灶与细胞骨架有关的钙调蛋白和Wnt/β-catenin中的关键因子β-catenin表达明显增强。这充分说明了脑源性神经生长因子促进移植细胞的存活及神经干细胞向神经细胞的分化与细胞骨架蛋白和Wnt/β-catenin信号通路的相关性。这项研究为今后进一步探讨神经干细胞移植治疗神经系统损伤的机制和优化移植策略提供了依据。研究结果在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2017年3月3期发表。

Article: "Neural stem cells over-expressing brain-derived neurotrophic factor promote neuronal survival and cytoskeletal protein expression in traumatic brain injury sites", by Tao Chen1, Yan Yu2, Liu-jiu Tang2, Li Kong2, Cheng-hong Zhang2, Hai-ying Chu2, Liang-wei Yin3, Hai-ying Ma2 (1 Department of Neurosurgery, the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University, Dalian, Liaoning Province, China; 2 Department of Histology and Embryology, Dalian Medical University, Dalian, Liaoning Province, China; 3 Department of Oncology, Dalian Central Hospital, Dalian, Liaoning Province, China)

Chen T, Yu Y, Tang LJ, Kong L, Zhang CH, Chu HY, Yin LW, Ma HY (2017) Neural stem cells over-expressing brain-derived neurotrophic factor promote neuronal survival and cytoskeletal protein expression in traumatic brain injury sites. Neural Regen Res 12(3):433-439.

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