α晶体蛋白促进视网膜神经节细胞轴突再生的机制研究

摘要

α晶体蛋白是晶状体来源的“神经保护物质”之一，它能有效地促进损伤后的视神经再生，但其作用机制不明。视神经损伤后RGCs的继发性死亡，是视神经难以再生的原因之一，但是，单纯保护RGCs存活并不能引起视神经的有效再生，因为损伤局部环境中的抑制性物质是阻碍视神经再生的另一关键因素。这些抑制性物质主要有髓鞘源性抑制物，胶质瘢痕来源的抑制物，以及生长锥导向抑制物。目前研究已证明：RhoA/Rock的表达与活性变化对中枢神经元轴突再生有着直接影响，是众多轴突再生抑制物信号传导的共同作用点。而α晶体蛋白不仅能促进RGCs存活，而且对RGCs轴突再生也具有明显促进作用。那么，阻碍轴突再生抑制物信号传导的关节点----RhoA/Rock信号通路的传导，是否是α晶体蛋白促进视神经再生的机制?目前尚不清楚。 目的：通过在髓鞘抑制物质包被的培养板上培养RGCs，研究α晶体蛋白是否能拮抗髓鞘抑制物的作用而促进RGCs突起生长。而后分别通过在体视神经不全损伤大鼠模型和离体RGCs培养，研究α晶体蛋白对RhoA、Rock的表达和活化情况，其下游物质磷酸化情况，RGCs轴突再生及生长锥萎缩情况的影响。从而探讨RhoA/Rock信号通路在α晶体蛋白促进视神经再生中的作用。为视神经损伤和再生的基础研究提供理论依据，为临床治疗视神经损伤探索可行方法。 方法：1、从大鼠晶状体中提取混合晶体蛋白，用分子排阻凝胶色谱法纯化分离α晶体蛋白，肽指纹质谱法鉴定其纯度；从大鼠脑组织中提取髓鞘抑制物质，并对其成份及抑制神经元轴突生长的功能进行鉴定。2、在体实验：以成年Long Evans大鼠为研究对象，分为视神经损伤后玻璃体腔注射α晶体蛋白组、RhoA/Rock抑制剂组(阳性对照组)，和牛血清白蛋白组(阴性对照组)。通过western blot分析统计视网膜中RhoA/Rock表达变化，亲和沉淀法研究RhoA活性变化，并进行统计学分析。同时视神经顺行示踪检测各组视神经再生长度。3、离体实验：在髓鞘抑制物包被的培养板上进行RGCs离体培养，分析比较培养1、3、5d，α晶体蛋白组与阳性和阴性对照组有突起的细胞数、最长突起长度及cofilin和MLC磷酸化程度的统计学差异。同时观察各组生长锥的萎缩情况。 结果：1、从大鼠晶状体中提取并纯化的α晶体蛋白经肽质纹质谱分析为alphaA-crystalline和alphaB-crystalline的混合物。western blot检测提取的髓鞘抑制物中含有髓鞘抑制物NogoA和MAG；在RGCs培养液中加入髓鞘抑制物1小时后，细胞生长状态差，出现细胞碎片，生长锥的膨大明显缩小，板足回退；2h后生长锥萎缩消失，RGCs突起断裂。在髓鞘抑制物质包被的培养板上培养RGCs，培养1d、2d、3d、5d，α晶体蛋白组有突起的细胞数均较牛血清白蛋白组增多，突起长度也明显长于牛血清白蛋白组(P<0.01)。 2、正常成年大鼠视网膜中，仅RGCs层可见少量RhoA和Rock表达；视神经损伤后1天，RhoA和Rock主要分布于RGCs层；损伤3天达内丛状层；损伤7天后，分布于RGCs、内丛状层、内核层及外丛状层。 3、视神经损伤后1、3、7天，RhoA和Rock的表达均高于正常组(P<0.01～0.05)，并且活化的RhoA均较正常组明显增多(P<0.01)。 4、视神经损伤后，α晶体蛋白组、fasudil组及C3转移酶组，活化的RhoA均较牛血清白蛋白组明显减少(P<0.01～0.05)。但各组RhoA和Rock在视网膜中的表达量均无显著统计学差异。 5、视神经损伤后2周，牛血清白蛋白组仅可见极少量的神经纤维长入损伤区。而α晶体蛋白组及fasudil组，不仅损伤区可见较多的神经纤维长入，而且，神经纤维越过损伤区长入损伤区的远端。 6、在蛋白上样量基本一致的情况下，α晶体蛋白组和fasudil组磷酸化-cofilin和磷酸化-MLC占总cofilin和总MLC的比率，均明显少于牛血清白蛋白组(P<0.01)，α晶体蛋白组和fasudil组比较无显著统计学差异。 7、在髓鞘抑制物质包被的培养板上培养RGCs，培养1、3、5d，α晶体蛋白组和fasudil组有突起的RGCs数目均明显多于牛血清白蛋白组(P<0.01)，细胞最长突起长度也显著增长(P<0.01)。与α晶体蛋白组比较，培养1d时，有突起的细胞数fasudil组明显增多(P<0.01)；培养3d和5d时，两组无显著统计学差异。但fasudil组细胞最长突起长度，于培养1、3、5d均较α晶体蛋白组明显增长(P<0.01)。 8、未加髓鞘的正常生长锥末端可见明显的膨大，并且可见较多的细小指状突起。加入髓鞘后，牛血清白蛋白组细胞突起末端膨大的生长锥消失，呈断裂状且未见细小分支；α晶体蛋白组和fasudil组细胞突起末端仍可见较小的膨大，并且可见少量的指状突起。 结论：1、视神经损伤可显著增加RhoA、Rock在视网膜中的表达量，扩大其在视网膜中的分布范围，并显著增强RhoA活性。RhoA/Rock在视神经损伤后再生过程中发挥重要的作用。 2、α晶体蛋白能拮抗髓鞘抑制物质的抑制作用促进RGCs轴突再生。 3、抑制RhoA的激活，阻碍髓鞘抑制物质的信号传导，防止生长锥的萎缩是α晶体蛋白促进RGCs轴突再生的机制之一，RhoA/Rock信号通路在α晶体蛋白促进RGCs轴突再生中发挥着重要的作用。

目录

论文说明：英文缩写一览表

声明

摘要

前 言

第一部分 a晶体蛋白通过拮抗髓鞘抑制物的作用促进视网膜神经节细胞突起生长

材料与方法

结 果

讨 论

小 结

第二部分 视神经损伤后RhoA,Rock在视网膜中的分布、表达及活性研究

材料与方法

结 果

讨论

小 结

第三部分 α晶体蛋白通过抑制RhoA/Rock通路的信号传导促进RGCs轴突再生

材料与方法

结 果

讨论

小 结

全文结论

致 谢

参考文献

文献综述 中枢神经再生与RhoA

研究生期间发表论文