VPA在卫星胶质细胞向神经元分化过程中的作用及机制研究

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卫星胶质细胞(satellite glial cells,SGCs)由神经嵴细胞发育而来,是背根神经节(dorsalrootganglion,DRG)中包裹感觉神经元的一类具有多向分化潜能的胶质细胞。研究发现,SGCs在神经损伤后的微环境影响下可以分化为感觉神经元,促进神经损伤修复,但影响和控制这一转变过程的机理尚不明确。本研究旨在通过诱导体外培养的SGCs分化为神经元,探究SGCs向神经元分化的内在机制。研究表明,表观遗传学修饰以及Wnt、FGF、Notch等信号通路参与神经嵴细胞向感觉神经元分化过程。DRG-SGCs在组蛋白去乙酰化酶抑制剂VPA(V)、Wnt通路激活剂CHIR99021(C)、Notch通路抑制剂RO4929097(R)、FGF通路抑制剂SU5402(S)组合处理7 d后,细胞形态明显改变且表达神经元标记物Tuj1和Map2,持续处理至28 d,细胞表达成熟神经元标记物NeuN,表明DRG-SGCs在小分子VCRS组合处理后可以转变成神经元样细胞。为探究是何种小分子在DRG-SGCs向神经元样细胞分化过程中发挥更为重要的作用,我们在VCRS组合中分别撤去单个小分子再处理DRG-SGCs 7 d,发现撤去V显著降低Tuj1阳性细胞数量,而撤去C、R或S,Tuj1阳性细胞数量没有显著变化,表明VPA在四种小分子中对DRG-SGCs处理7 d获得神经元样细胞贡献最为显著。接下来,我们在VCRS组合处理DRG-SGCs 7 d后,再分别撤去S、SR、VSR继续处理7 d,免疫荧光染色结果显示,撤去S或SR不影响Tuj1阳性细胞数量,而撤去VSR显著减少Tuj1阳性细胞数量,表明DRG-SGCs在VCRS组合处理7 d后能够转变成神经元样细胞,而在组合中撤去VPA继续处理7 d后不再表现神经元样特征。以上结果证明,VPA在DRG-SGCs向神经元样细胞分化过程中发挥关键作用。接下来我们探究单独VPA处理对DRG-SGCs分化的影响,发现DRG-SGCs在VPA处理7 d后,细胞形态明显改变并表达神经元标记物Tuj1,表明仅VPA处理即可诱导DRG-SGCs向神经元样细胞分化。作为一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂,VPA可激活许多神经元发育相关基因的转录,我们发现DRG-SGCs在VPA处理0、1、3、5和7d后,神经系统发育相关基因Tescalcin(TESC)表达上调,提示TESC可能参与VPA介导的DRG-SGCs向神经元样细胞分化过程。我们发现干扰TESC的表达能够减少VPA处理DRG-SGCs 7 d后获得的Tuj1阳性细胞数量,表明干扰TESC降低VPA诱导的DRG-SGCs分化效率。为进一步验证VPA通过上调TESC的表达诱导DRG-SGCs向神经元样细胞分化,我们用慢病毒在DRG-SGCs中高表达TESC,7 d后细胞表达神经元标记物Tuj 1,表明高表达TESC同样可以将DRG-SGCs转变成神经元样细胞,证明TESC参与VPA介导的DRG-SGCs向神经元样细胞分化过程。周围神经发育过程中Brn3a、Isl1、Ngn1和Ngn2等转录因子调控神经嵴细胞向感觉神经元分化,进一步Runx1、Runx3和Shox2的差异表达将其转变成不同类型的感觉神经元,我们推测这些转录因子同样在SGCs向神经元转变过程中发挥作用。DRG-SGCs在VPA处理7d后,神经相关转录因子Brn3a、Isl1、Ngn2、Runx1和Runx3的表达均显著上调,而干扰TESC后,Brn3a、Isl1、Ngn2和Runx1的表达下调,表明TESC参与VPA上调神经相关转录因子表达的过程。为进一步验证VPA通过TESC上调神经相关转录因子的表达,我们通过慢病毒使DRG-SGCs中TESC高表达,7d后细胞中Brn3a和Isl1的表达上调,进一步说明,TESC能够调控VPA介导上调的神经相关转录因子的表达。综上所述,我们发现VPA能够诱导DRG-SGCs向神经元样细胞分化,分化过程中伴随着神经相关转录因子表达上调,干扰TESC下调神经相关转录因子的表达并降低VPA诱导的DRG-SGCs分化效率。高表达TESC上调神经相关转录因子的表达并能够将DRG-SGCs转变成神经元样细胞,说明TESC通过调控神经相关转录因子的表达,参与VPA介导的DRG-SGCs向神经元样细胞分化过程。本实验初步探讨了 VPA诱导DRG-SGCs向神经元样细胞分化的机制,为临床治疗周围神经系统损伤提供理论基础。
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