中山三院邱偉/湯常永團(tuán)隊(duì)與賽萊拉干細(xì)胞研究院陳海佳/蘇國(guó)輝團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn): MSCs改善NMOSD的運(yùn)動(dòng)功能障礙的分子機(jī)制
視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)是一種免疫介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘疾病。2018年被納入國(guó)家首批罕見(jiàn)病目錄。NMOSD患者復(fù)發(fā)率及致殘率高,給個(gè)人、家庭及社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān),然而目前臨床治療基于免疫抑制為主,相對(duì)單一,對(duì)于改善相關(guān)運(yùn)動(dòng)功能障礙效果相對(duì)較差。因此,開(kāi)辟新的NMOSD治療策略尤為重要。
近日,中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院腦病中心邱偉/湯常永團(tuán)隊(duì)聯(lián)合廣東省賽萊拉干細(xì)胞研究院陳海佳/蘇國(guó)輝團(tuán)隊(duì)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(guò)NMOSD細(xì)胞和動(dòng)物模型等多種實(shí)驗(yàn)方法多層次證實(shí)了AQP4-IgG能夠激活反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞,進(jìn)而釋放大量NF-κB相關(guān)通路的炎癥因子,導(dǎo)致脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的損傷,而一種來(lái)源于人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)的多效抗炎因子MFGE8可通過(guò)抑制ITGB3/ NF-κB信號(hào)通路,減少炎癥因子釋放,保護(hù)脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元,改善運(yùn)動(dòng)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(xì)胞反應(yīng)性激活,并減少NF-κB信號(hào)通路下游炎癥因子釋放:該研究首先利用RT-qPCR證實(shí)了AQP4-IgG能夠刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞增加NF-κB相關(guān)炎癥因子的表達(dá),通過(guò)多重免疫熒光實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步證實(shí)AQP4-IgG刺激星形膠質(zhì)細(xì)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(jìn)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(yùn)動(dòng)功能障礙:通過(guò)構(gòu)建NMO全身模型小鼠,使用疲勞轉(zhuǎn)棒試驗(yàn)與步態(tài)分析試驗(yàn)評(píng)估其運(yùn)動(dòng)功能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)hUC-MSCs尾靜脈注射干預(yù)治療后,NMO全身模型小鼠的運(yùn)動(dòng)功能障礙得到明顯改善,脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元loss減少,NF-κB信號(hào)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(yùn)動(dòng)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(cè)表明NMOSD患者內(nèi)源性MFGE8明顯減少。通過(guò)外源性MFGE8補(bǔ)充干預(yù),NMO全身模型小鼠的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)功能障礙未能得到改善:通過(guò)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(yùn)動(dòng)功能障礙和抑制NF-κB信號(hào)通路通路活性(圖4)。
△圖4
MFGE8通過(guò)結(jié)合αvβ3(ITGB3)受體,抑制NF-κB促炎信號(hào)通路:MFGE8能與生物素受體家族相結(jié)合,免疫熒光證實(shí)ITGB3主要表達(dá)在星形膠質(zhì)細(xì)胞上,通過(guò)免疫共沉淀證實(shí)MFGE8增強(qiáng)了ITGB3-p65相互作用,進(jìn)而減少NF-κB活化入核,而Cilengitide(ITGB3受體抑制劑)則可阻斷這一過(guò)程(圖5)。
△圖5
研究意義
該研究首次證實(shí)了來(lái)源于hUC-MSCs的MFGE8為改善NMO全身模型小鼠相關(guān)運(yùn)動(dòng)功能障礙的關(guān)鍵因子。MFGE8能有效抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性激活,減少促炎通路NF-κB激活,進(jìn)而保護(hù)脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元loss。該研究結(jié)果不僅深入闡明了NMO相關(guān)運(yùn)動(dòng)功能障礙的新機(jī)制,也為NMOSD的治療新方法提出新的研究靶點(diǎn)。
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研究團(tuán)隊(duì)
徐輝明博士、姜維博士后、李學(xué)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(xì)胞研究院蘇國(guó)輝院士,中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所郭偉翔、吳青峰,清華大學(xué)崔亞雄,美國(guó)布朗大學(xué)Alvin Huang等教授的指導(dǎo)。同時(shí),該研究得到了中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)部韓曉燕主任及丘秀生等管理員的支持與幫助。