環(huán)指蛋白R(shí)NF43特異性調(diào)控髓鞘損傷后少突膠質(zhì)細(xì)胞的成熟再生

陸軍軍醫(yī)大學(xué)牛建欽、加州大學(xué)舊金山分校Stephen Fancy團(tuán)隊(duì)聯(lián)合揭示環(huán)指蛋白R(shí)NF43特異性調(diào)控髓鞘損傷后少突膠質(zhì)細(xì)胞的成熟再生

本文作者：牛建欽 教授

陸軍軍醫(yī)大學(xué)

迄今為止，因髓鞘再生障礙而導(dǎo)致永久性腦白質(zhì)損傷仍然是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域中未能解決的難題之一。比如在多發(fā)性硬化癥、新生兒腦白質(zhì)損傷等髓鞘再生障礙的疾病中，本該進(jìn)入分化周期、進(jìn)行髓鞘再生的少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（Oligodendrocyte precursor cell，OPC）受到抑制，不能進(jìn)入分化過(guò)程。
長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)髓鞘再生障礙性疾病中OPC分化機(jī)制的研究，主要借助對(duì)發(fā)育中OPC調(diào)控模式的觀察，并認(rèn)為再生是發(fā)育的“重演”。然而，在促進(jìn)疾病中OPC分化成熟、髓鞘再生中的失敗經(jīng)驗(yàn)，使得人們?cè)絹?lái)越清晰地意識(shí)到：發(fā)育和再生可能具有不同的調(diào)控機(jī)制。

    2021年8月13日，陸軍軍醫(yī)大學(xué)（原第三軍醫(yī)大學(xué)）牛建欽 教授 與加州大學(xué)舊金山分校Stephen Fancy教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在Neuron上在線發(fā)表題為 Oligodendroglial Ring Finger Protein Rnf43 is an essential injury specific regulator of oligodendrocyte maturation 的研究論文。

RNF43的表達(dá)受OPC中Wnt信號(hào)通路激活的調(diào)控，可標(biāo)記患者腦內(nèi)損傷部位激活的OPC。通過(guò)對(duì)RNF43作用機(jī)制的探索，發(fā)現(xiàn)RNF43可促進(jìn)OPC細(xì)胞膜上Wnt信號(hào)受體Frizzled1（FZD1）的下膜，反饋性抑制Wnt通路的激活，調(diào)控OPC的分化成熟。同時(shí)，進(jìn)一步針對(duì)FZD1的藥物干預(yù)能夠有效促進(jìn)髓鞘再生。

圖2 人疾病樣本和動(dòng)物模型中RNF43的表達(dá)特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)比RNF43或ZNRF3在不同髓鞘損傷模型中的作用，作者證實(shí)RNF43僅對(duì)損傷再生過(guò)程中的OPC分化成熟有效應(yīng)，而在發(fā)育過(guò)程中作用有限（圖3）；而ZNRF3對(duì)發(fā)育和再生都無(wú)作用。提示RNF43可能是髓鞘再生中，調(diào)控OPC分化的特異分子。

圖3 RNF43在發(fā)育和再生中的不同作用

圖4 受RNF43調(diào)控的FZD1表達(dá)特點(diǎn)

    鑒于RNF43對(duì)FZD1的調(diào)控作用，作者進(jìn)一步探究了藥物抑制FZD1是否可以促進(jìn)髓鞘的再生。通過(guò)直接給藥、微量注射泵（Osmotic mini-pump）植入給藥等方法，作者在OPC培養(yǎng)模型、腦片培養(yǎng)模型、溶血卵磷脂誘導(dǎo)的髓鞘損傷模型中，給予FZD1選擇抑制性多肽UM206處理，證實(shí)UM206可以有效降低OPC的Wnt信號(hào)通路激活水平，促進(jìn)OPC分化成熟和髓鞘再生（圖5）。

圖5 UM206促進(jìn)OPC分化及髓鞘再生

綜上所述，該研究證實(shí)了髓鞘發(fā)育和再生中OPC分化的不同調(diào)控方式；發(fā)現(xiàn)RNF43是調(diào)控髓鞘再生中OPC分化的特異分子；同時(shí)也揭示了RNF43的作用機(jī)制和可能的藥物作用靶點(diǎn)。

    在論文方法部分，作者主要使用OLYMPUS FV3000激光掃描共聚焦系統(tǒng)進(jìn)行多色熒光標(biāo)記樣品成像，展現(xiàn)不同熒光信號(hào)間準(zhǔn)確的定位關(guān)系。 

 

FV3000采用奧林巴斯獨(dú)有的體相位全息透射光柵（VPH）專(zhuān)利技術(shù)，更高的光效率，光譜分辨率2nm，分光精度1nm，可實(shí)現(xiàn)4通道同步光譜掃描成像功能，確保多色熒光標(biāo)記的樣品中每一種熒光信號(hào)的準(zhǔn)確可靠，同時(shí)去除生物體內(nèi)自發(fā)熒光對(duì)標(biāo)記信號(hào)的干擾。
 

奧林巴斯采用創(chuàng)新透鏡打磨技術(shù)創(chuàng)造的翼系列和曜系列物鏡，同步提升NA數(shù)值孔徑、平場(chǎng)性和色差校正這三項(xiàng)評(píng)價(jià)物鏡性能的核心參數(shù)獲得最優(yōu)光學(xué)性能，滿足不同類(lèi)型實(shí)驗(yàn)需求，提升顯微圖像整體質(zhì)量，確保分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

    陸軍軍醫(yī)大學(xué) 牛建欽 教授 為本文第一作者。牛建欽 教授 和 加州大學(xué)舊金山分校 Stephen Fancy 教授（lead contact）為本文共同通訊作者。

參考文獻(xiàn)：

1.Franklin, R.J.M. and C. Ffrench-Constant, Regenerating CNS myelin - from mechanisms to experimental medicines. Nat Rev Neurosci, 2017. 18(12): p. 753-769.

2.Chang, A., et al., Premyelinating oligodendrocytes in chronic lesions of multiple sclerosis. N Engl J Med, 2002. 346(3): p. 165-73.

3.Fancy, S.P., et al., Myelin regeneration: a recapitulation of development? Annu Rev Neurosci, 2011. 34: p. 21-43.

4.Koo, B.K., et al., Tumour suppressor RNF43 is a stem-cell E3 ligase that induces endocytosis of Wnt receptors. Nature, 2012. 488(7413): p. 665-9.

5.Fancy, S.P., et al., Parallel states of pathological Wnt signaling in neonatal brain injury and colon cancer. Nat Neurosci, 2014. 17(4): p. 506-12.

6.Laeremans, H., et al., Blocking of frizzled signaling with a homologous peptide fragment of wnt3a/wnt5a reduces infarct expansion and prevents the development of heart failure after myocardial infarction. Circulation, 2011. 124(15): p. 1626-35.

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