髓鞘源性抑制蛋白及其共受体NgR在OPCs的表达和功能

摘要

在中枢神经系统,Nogo-A、少突胶质细胞髓鞘糖蛋白(Omgp)和髓鞘相关糖蛋白(MAG)是三大髓鞘源性抑制蛋白,主要表达于少突胶质细胞。它们通过与神经元上的共受体NgR结合,对轴突生长有抑制作用,是成年哺乳动物中枢神经损伤后轴突不能再生的重要因素之一。少突胶质细胞由少突胶质前体细胞(OPCs)分化而来。以往,我们实验室通过背根神经节(DRG)与OPCs/少突胶质细胞共培养模型,以及OPCs与脊髓块共培养模型,观察了OPCs和少突胶质细胞对神经突起生长的影响。结果发现,尽管少突胶质细胞对神经突起的生长有明显抑制作用,但OPCs对神经元突起生长不显示任何抑制作用。那么,OPCs是否表达髓鞘源性抑制蛋白呢?如果表达的话,它们显然不起抑制作用,那它们在OPCs上行使什么生理功能呢?为了解答这些疑问,我们将脊髓来源的神经前体细胞(NPCs)诱导为OPCs,再将OPCs诱导分化为成熟的少突胶质细胞,并通过免疫荧光染色和免疫印迹(WB)方法观察了这个过程中髓鞘源性抑制蛋白及其共受体NgR的表达格局。我们发现Nogo-A在NPCs、OPCs和少突胶质细胞分化的各个阶段都有表达;Omgp只在OPCs和少突胶质细胞表达;MAG则仅表达于少突胶质细胞。它们的共受体NgR在NPCs和OPCs都有表达,但少突胶质细胞不表达。在此基础上,我们进一步采用Nogo-A、Omgp和NgR抗体,分别封闭OPCs上相应的蛋白,并通过突起长度测量、同位素掺入法、免疫荧光染色和Western Blot等方法,观察了它们对OPCs生长、分化的影响,以及所涉及的信号转导通路。研究结果显示,在单纯的OPCs培养液里,OPCs上的Nogo-A、Omgp、Ngg分别被抗体封闭以后,OPCs的增殖并没有受到影响,但OPCs的突起都显著延长,且这一变化主要是由P13K/Akt信号通路介导的。而在OPCs分化培养液里(含有诱导分化因子T3),分别封闭OPCs上的Nogo-A、Omgp和NgR后,OPCs的分化成熟均受到显著抑制,而该作用主要是抑制了Erk1/2信号通路所致。这些结果提示,MAG和NgR在OPCs和少突胶质细胞上表达格局完全不同,这可能是造成OPCs和少突胶质细胞对神经元突起生长产生不同影响的重要原因之一。此外还提示,在OPCs生长环境中,Nogo-A、Omgp和NgR的主要功能是通过控制OPCs突起的长度来维持OPCs的生理形态;而在OPCs分化环境中,Nogo-A、Omgp和NgR的主要功能是促进OPCs的分化成熟。由于封闭NgR的效果与封闭Nogo-A和Omgp的效果相似,作为Nogo-A和Omgp的共受体,NgR应该是介导这些作用的主要分子。