嗅鞘细胞分泌蛋白IGFBP-5对嗅神经元轴突生长的影响及机制研究

摘要

嗅觉系统是哺乳动物机体的一个重要组成部分。哺乳动物的嗅觉系统主要由一级神经元嗅受体神经元、二级神经元僧帽细胞/从状细胞、中间神经元球周细胞和颗粒细胞以及嗅鞘细胞组成。嗅受体神经元(olfactoryreceptorneurons，ORNs)是嗅觉系统的一级神经元，它接受外界气味分子刺激，并将信号向上传递至嗅觉中枢。嗅受体神经元的正常形成和发育，是其发挥正常功能的前提和基础。因此，研究嗅受体神经元轴突的生长及其调控机制，有助于阐明嗅觉系统的正常构建和维持的分子基础，从而深入了解嗅觉系统的发育过程。
　　 在嗅受体神经元发育和发挥正常功能的整个过程中，始终伴随着一类特殊的神经胶质细胞--嗅鞘细胞(olfactoryensheathingcells，OECs)，它同时具有雪旺细胞(schwanncells，SCs)和星形胶质细胞(astrocytes，ACs)的特性，在嗅觉系统发育、再生和功能的维持中具有不可或缺的地位。OECs起源于嗅上皮，包裹嗅神经元轴突成束，支持和引导嗅神经元轴突从外周穿越筛骨板投射位于中枢的嗅球。在嗅觉系统发育过程中，嗅神经轴突从嗅上皮长入嗅球并进行格局化分布是嗅觉通路构建过程的一个关键环节。嗅鞘细胞与嗅神经之间是怎样相互作用的，嗅鞘细胞如何引导嗅神经轴突从嗅上皮长入嗅球，如何影响嗅神经轴突在嗅球的投射定位等诸多问题至今尚不清楚。嗅鞘细胞和嗅神经元之间的相互作用，对于维持嗅觉系统的正常结构和功能非常重要。
　　 尽管人们已经发现嗅鞘细胞具有促进嗅神经元轴突生长、导向以及再生的能力。但是目前尚不清楚其分泌蛋白的成分，也不清楚究竟哪些分泌蛋白参与了该过程。在本研究中，我们围绕OECs分泌蛋白对嗅神经元轴突生长的作用展开研究，发现OECs通过分泌蛋白胰岛素样生长因子结合蛋白-5(Insulin-likeGrowthFactorBindingProtein-5，IGFBP-5)以依赖于胰岛素生长因子-Ⅰ(InsulinGrowthFactor-Ⅰ，IGF-Ⅰ)的方式促进嗅神经元的轴突生长。具体取得的结果总结如下：
　　 1.体外实验中，运用嗅神经元突起生长模型，发现嗅鞘细胞条件培养液具有促进嗅神经元轴突生长的能力。
　　 2.通过运用双向电泳分析嗅鞘细胞和星形胶质细胞的差异表达蛋白，鉴定了一系列差异表达蛋白，我们选择IGFBP-5作为重点关注的对象。
　　 3.免疫细胞化学和组织化学结果显示，IGFBP-5在嗅鞘细胞、嗅球的嗅神经层高表达。
　　 4.体外实验中，运用嗅神经元突起生长模型，发现IGFBP-5具有促进嗅受体神经元轴突生长的作用，并且这种作用能够被IGFBP-5抗体阻断。
　　 5.在进一步的作用机制研究中，采用IGF-Ⅰ受体的抑制剂(Picropodophyllin，PPP)可以抑制IGFBP-5对嗅神经元轴突生长的促进作用。
　　 综上所述，我们的结果表明，嗅鞘细胞通过分泌IGFBP-5以依赖于IGF-Ⅰ的方式促进嗅神经元的轴突生长。这一研究提示，IGFBP-5可能参与介导嗅鞘细胞促进嗅神经元轴突生长作用。