骨髓间质干细胞神经命运决定中的自噬现象及其mTOR信号通路的作用

自噬作为一种特殊的细胞死亡方式参与了多种病理生理过程。本项目将自噬的理论引入骨髓间充质干细胞（MSCs）神经命运决定的分子机制研究。通过一系列体内外实验，发现自噬现象在MSCs神经分化中存在，而且自噬主要通路mTOR在MSCs神经分化过程中也发挥了重要作用。这种现象是一种细胞自我保护机制，但是，持续高水平的自噬也不有利于MSCs及其分化后的细胞存活。本项目首次发现了：1)自噬在MSCs神经分化中起到重要作用，随着诱导分化的进行，自噬水平逐渐增高；2）mTOR在MSCs神经分化过程中由细胞核内向胞浆转移，表达下调，mTOR抑制剂雷帕霉素在一定的浓度下可促进MSCs神经分化；3）源于APP695转基因小鼠MSCs更易于分化为神经细胞和胶质细胞，Aβ可能通过抑制Notch1信号通路在APP695转基因小鼠MSCs神经分化中发挥重要调节作用，但是分化后的细胞自噬体成熟障碍；4）将不同处理的MSCs移植入APP695转基因小鼠脑内，存活良好。移植入MSCs后神经细胞凋亡率下降，表达神经标志蛋白表达增多，Aβ减少，自噬增加，而且小鼠学习和记忆能力有显著改善；5）部分基因，如小凹蛋白-1（Caveolin-1）、Oct3/4、锌指蛋白521（Zfp521）在MSCs神经分化程中起到了重要的调控作用；6）延续研究了非编码RNA（miRNA）对体外培养的MSCs细胞诱导分化为神经细胞中的作用。发现miR-124显著促进了MSCs向神经细胞分化的效率；而且，首次发现miR-9-1除了通过Notch1信号通路外，还可以通过Zfp521途径促进MSCs诱导分化为神经细胞。上述研究将有助于提高MSCs移植物质量、适应在移植微环境内长期存活、神经分化，为MSCs临床应用提供理论依据。