M1-Th17免疫微环境调控Notch通路抑制TBI后内源性NSCs分化成熟的机制研究
批准号:
32070791
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
孙洪涛
依托单位:
学科分类:
细胞外微环境与细胞间通讯
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙洪涛
中文摘要
颅脑创伤(TBI)诱导新生神经干细胞(NSCs)分化成熟为有功能的神经元,是内源性成体NSCs修复神经功能的首要前提。经证实,内源性新生NSCs分化成熟的能力非常有限。微环境影响着新生NSCs的命运。炎症反应在TBI继发性脑损伤进程中占据主导作用,因此TBI后的免疫微环境是阻碍新生成体NSCs分化成熟的关键因素。本项目拟从明确TBI后免疫微环境动态变化及其影响内源性神经新生机制的角度出发,在TBI临床病例分析的基础上,利用TBI动物模型探讨巨噬细胞/小胶质细胞M1/M2极化影响Th17/Treg分化,及后续调控Notch信号通路对海马新生NSCs分化成熟的作用;通过体外细胞实验进一步阐明巨噬细胞/小胶质细胞M1-Th17-Notch轴对NSCs分化成熟的作用及机制,从而为更有效诱导内源性神经再生以及建立适宜的分化微环境提供理论指导。
英文摘要
That traumatic brain injury (TBI) induces the differentiation of newborn neural stem cells (NSCs) into functional neurons is the primary premise for endogenous NSCs to repair neurological function. It has been proved that the ability of differentiation and maturation of endogenous newborn NSCs is very limited. Microenvironment affects the fate of newborn NSCs. Inflammatory reaction plays a leading role in the process of secondary brain injury of TBI, so the immune microenvironment after TBI is the key factor to hinder the differentiation and maturation of newborn NSCs. To clarify the change of immune microenvironment and its effects on endogenous neurogenesis after TBI, based on TBI analysis of clinical cases, how M1/M2 polarization of macrophages/microglia affects Th17/Treg differentiation, and its subsequent regulation of Notch signaling pathway in hippocampus of newborn NSCs differentiation and its mechanism is investigated with a TBI model in rats. The role of macrophage/microglia M1-Th17-Notch axis on NSCs differentiation and maturation and mechanism is further elucidated in cells. The aim of this study is to provide theoretical guidance for more effective induction of endogenous neurogenesis and establishment of suitable differentiation microenvironment.
创伤性脑损伤(TBI)是一个严重的公共卫生问题,每年影响数以百万计的人。TBI(创伤性脑损伤)后的炎症状况较为复杂,涉及外周血和脑组织中的多种变化。多种炎症因子如TNF-α、IL-6、IL-1α和IL-17等在外周血和脑组织中都显著升高。有关TNF-α、IL-6、IL-1α较多,发现这些炎症因子可诱导神经元凋亡等一系列有害的效应,进而导致TBI的不良预后,而目前针对IL-17的研究较少。本研究旨在探讨白细胞介素-17(IL-17)和Notch信号通路在TBI中的作用及其潜在的治疗意义。课题组研究了TBI后大鼠和人外周血及脑组织中T细胞类型和IL-17水平的变化。结果显示,TBI导致人和大鼠体内Treg/Th17稳态失衡,血液和脑组织中IL-17含量显著增加。我们成功分离并鉴定了神经干细胞(NSC)。研究发现,IL-17能促进NSC向星形胶质细胞分化。为了分析IL-17通过何种方式进行调控,我们进行了转录组学分析。通过转录组分析发现,Notch信号通路在IL-17刺激后高表达。代表Notch信号通路可能在这过程中发挥重要作用。在后续实验中我们使用了Notch信号通路抑制剂 DAPT。结果表明,DAPT可抑制IL-17诱导的Notch信号通路的激活,从而抑制NSC向星形胶质细胞的分化。这一结果表明IL-17通过Notch1信号通路调控NSC的分化。在TBI大鼠中,DAPT显著降低了mNSS评分,这表明其神经功能得到了改善。此外,在水迷宫实验中,DAPT恢复了TBI大鼠的空间记忆能力。这些研究结果揭示了IL-17/Notch信号通路在TBI病理过程中的重要作用。DAPT对该通路的抑制作用对TBI具有治疗效果,为TBI的临床治疗开辟了新的潜在方向。这对于进一步理解神经细胞分化机制和治疗相关神经系统疾病也具有指导意义。未来,有望基于这些结果开展更深入的研究,推动基础研究成果向临床应用的转化。
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