目的:神经突起的生长和延伸受到细胞内化学和力学信号的共同调节。Talin蛋白由于它的特殊结构域能调节细胞内化学信号和力学活动,在神经元极化和生长过程中起关键调节作用。Talin由头部(head)和杆部(rod)两个功能结构域组成,但是各功能域是如何通过调节化学信号及力学活动来影响神经突起生长的机理还未明确。同时,传统中医药也能有效的促进神经的修复和再生,它们是否通过Talin的化学信号和力学活动参与神经生长也有待探索。本研究采用基于荧光共振能量转移原理(fluorescence resonance energy transfer,FRET)的张力探针技术,揭示了 Talin化学信号和力学活动在神经极化和生长中的调控机制及其相关中药的药理学机制。方法:采用NGF和胶质瘢痕抑制剂aggrecan刺激PC12和SH-SY5Y细胞分别构建神经突起生长和抑制模型;脂质体转染克隆质粒在细胞内实现Talin,Talin head,Talin rod各亚分子结构域的表达;免疫印迹鉴定Talin,Integrin,FAK及p-FAK的蛋白水平。免疫荧光观察Integrin活性变化、Talin和DOK1的胞内蛋白分布以及细胞微丝微管骨架结构的变化;依据荧光共振能量转移原理,构建Talin荧光张力探针(Talin-M),并转染细胞内。通过FRET效率测定不同刺激下Talin rod牵拉张力的变化;运用冰点渗透压仪来测定细胞内的渗透势能变化;此外,用实时定量RT-PCR来评价Talin竞争结合蛋白DOK1,SHARPIN,actinin和filamin 的mRNA 水平;结合小干扰RNA 下调 Talin,DOK1,SHARPIN 和 vinculin 的蛋白表达;采用神经突标记分子GAP43来识别PC12和SH-SY5Y神经细胞的神经突起,用MAP2和TAU抗体分别标记鼠原代皮层神经元的树突与轴突,并结合免疫荧光观察其生长情况。结果:1.过表达Talin head能诱导神经细胞内神经突起的数量增多;当Talin全长过表达时,神经突起的数量和长度的都显著增加;2.NGF能上调Talin张力;而抑制myosin或解聚微丝结构,可逆转这种张力增强的趋势;3.当整合素被激活后,能诱导胞内Talin的牵拉张力和渗透压明显升高;4.Aggrecan能减弱胞内Talin牵拉张力,并上调DOK1的mRNA和蛋白表达水平;5.当DOK1表达量下调时,整合素活性增强,Talin张力增强,细胞突起和轴突长度增加;6.Aggrecan调控的DOK1能抑制原代神经元轴突的生长;7.传统中药单体人参皂苷RD能上调Talin牵拉张力,促进神经突起长度的延伸。结论:Talin全长是神经突起延伸所必需的。NGF处理能够增强微丝张力来上调Talin rod内的牵拉力,调控神经元的极化和生长。而Aggrecan能够激活Talin的竞争蛋白DOK1,诱导整合素活性下调和细胞内结构张力活动减弱。细胞内Talin的张力能够与渗透压力协同作用,促进神经突起生长和延伸,这一调控与整合素激活密切相关;也能被Talin竞争结合蛋白DOK1诱导的整合素失活所下调。人参皂苷RD能通过增强Talin张力调节神经突起的生长和延伸;细胞内力学活动的探究能够揭示神经突起生长的新调控机制,同时利于评估多种药物对神经损伤后修复的药用价值。