中山三院邱偉/湯常永團隊與賽萊拉干細胞研究院陳海佳/蘇國輝團隊發(fā)現(xiàn): MSCs改善NMOSD的運動功能障礙的分子機制
視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)是一種免疫介導的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘疾病。2018年被納入國家首批罕見病目錄。NMOSD患者復發(fā)率及致殘率高,給個人、家庭及社會帶來沉重的負擔,然而目前臨床治療基于免疫抑制為主,相對單一,對于改善相關(guān)運動功能障礙效果相對較差。因此,開辟新的NMOSD治療策略尤為重要。
近日,中山大學附屬第三醫(yī)院腦病中心邱偉/湯常永團隊聯(lián)合廣東省賽萊拉干細胞研究院陳海佳/蘇國輝團隊在Nature旗下期刊npj Regenerative Medicine(中科院一區(qū))發(fā)表題為“hUC-MSCs-derived MFGE8 ameliorates locomotor dysfunction via inhibition of ITGB3/ NF-κB signaling in an NMO mouse model”的研究論文。該研究通過NMOSD細胞和動物模型等多種實驗方法多層次證實了AQP4-IgG能夠激活反應性星形膠質(zhì)細胞,進而釋放大量NF-κB相關(guān)通路的炎癥因子,導致脊髓運動神經(jīng)元的損傷,而一種來源于人臍帶間充質(zhì)干細胞(Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)的多效抗炎因子MFGE8可通過抑制ITGB3/ NF-κB信號通路,減少炎癥因子釋放,保護脊髓運動神經(jīng)元,改善運動功能障礙。
?研究概況
hUC-MSCs條件培養(yǎng)基有效抑制星形膠質(zhì)細胞反應性激活,并減少NF-κB信號通路下游炎癥因子釋放:該研究首先利用RT-qPCR證實了AQP4-IgG能夠刺激星形膠質(zhì)細胞增加NF-κB相關(guān)炎癥因子的表達,通過多重免疫熒光實驗,進一步證實AQP4-IgG刺激星形膠質(zhì)細胞內(nèi)的NF-κB(p65)活化入核。而hUC-MSCs分泌性條件培養(yǎng)基能夠有效阻止NF-κB活化入核,進而減少NF-κB相關(guān)炎癥因子的釋放(圖1)。
△圖1
hUC-MSCs有效改善NMOSD全身模型小鼠的運動功能障礙:通過構(gòu)建NMO全身模型小鼠,使用疲勞轉(zhuǎn)棒試驗與步態(tài)分析試驗評估其運動功能。實驗發(fā)現(xiàn),經(jīng)hUC-MSCs尾靜脈注射干預治療后,NMO全身模型小鼠的運動功能障礙得到明顯改善,脊髓運動神經(jīng)元loss減少,NF-κB信號通路激活和炎癥因子釋放得到抑制(圖2)。
△圖2
hUC-MSCs分泌的MFGE8能有效抑制NF-κB相關(guān)炎癥因子釋放,并改善NMO相關(guān)運動功能障礙:前期數(shù)據(jù)分析表明MFGE8為hUC-MSCs分泌的關(guān)鍵因子之一,臨床檢測表明NMOSD患者內(nèi)源性MFGE8明顯減少。通過外源性MFGE8補充干預,NMO全身模型小鼠的運動功能障礙也能得到明顯改善(圖3)。
△圖3
敲降hUC-MSCs中的MFGE8,NMO相關(guān)運動功能障礙未能得到改善:通過慢病毒敲降hUC-MSCs中的MFGE8,發(fā)現(xiàn)經(jīng)敲降的hUC-MSCs并不能改善NMO全身模型小鼠的運動功能障礙和抑制NF-κB信號通路通路活性(圖4)。
△圖4
MFGE8通過結(jié)合αvβ3(ITGB3)受體,抑制NF-κB促炎信號通路:MFGE8能與生物素受體家族相結(jié)合,免疫熒光證實ITGB3主要表達在星形膠質(zhì)細胞上,通過免疫共沉淀證實MFGE8增強了ITGB3-p65相互作用,進而減少NF-κB活化入核,而Cilengitide(ITGB3受體抑制劑)則可阻斷這一過程(圖5)。
△圖5
研究意義
該研究首次證實了來源于hUC-MSCs的MFGE8為改善NMO全身模型小鼠相關(guān)運動功能障礙的關(guān)鍵因子。MFGE8能有效抑制星形膠質(zhì)細胞反應性激活,減少促炎通路NF-κB激活,進而保護脊髓運動神經(jīng)元loss。該研究結(jié)果不僅深入闡明了NMO相關(guān)運動功能障礙的新機制,也為NMOSD的治療新方法提出新的研究靶點。
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研究團隊
徐輝明博士、姜維博士后、李學家博士為共同第一作者,邱偉教授、湯常永副研究員、陳海佳研究員為共同通訊作者。該研究得到了廣東省賽萊拉干細胞研究院蘇國輝院士,中國科學院遺傳研究所郭偉翔、吳青峰,清華大學崔亞雄,美國布朗大學Alvin Huang等教授的指導。同時,該研究得到了中山大學附屬第三醫(yī)院醫(yī)學部韓曉燕主任及丘秀生等管理員的支持與幫助。