硫酸軟骨素蛋白多醣對中樞神經損傷後神經纖維生長調節之分子機制研究

中樞神經系統在受傷後，再活化之星狀膠質細胞會表現出大量抑制神經纖維再生的硫酸軟骨素蛋白多醣 (chondroitin sulfate proteoglycans, CSPGs)。糖皮質固醇藥物 methylprednisolone (MP)，具有神經保護及抑制發炎反應的作用，但此類藥物是否會影響星狀膠質細胞分泌硫酸軟骨素蛋白多醣的能力並不是很清楚。本研究利用體外培養初代星狀膠質細胞並給予興奮性氨基酸麩胺酸相似物AMPA，以模擬星狀膠質細胞在脊髓損傷後興奮性胺基酸刺激的情況，結果顯示MP的加入的確可以有效抑制膠質纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)、硫酸軟骨素氨基葡聚醣 (CS-glycosaminoglycan, CS-GAG)及CSPGs在受傷模式下的表現。進一步的分子基因調控研究顯示MP對於CSPGs之抑制作用可能是透過糖皮質固醇接受器 (glucocorticoid receptors) 的作用，在星狀膠質細胞培養基中加入MP可以促進神經軸突的生長，推測是透過抑制CSPGs而達成。給予脊髓損傷老鼠MP處理則會抑制GFAP及CSPGs的表現，這些結果可以推測MP類藥物參與調控中樞神經受傷後細胞外間質的重組，並藉以影響神經軸突的生長。許多研究已證實，硫酸軟骨素氨基葡聚醣(CS-GAG)，是中樞神經受傷後產生的神經膠疤中抑制神經纖維生長的主要成分。然而，CS-GAG抑制神經纖維生長的相對應細胞表面受器還不清楚，本研究第二部分則是探討CS-GAG相對應細胞表面的受器。結果顯示，脊髓、大腦損傷老鼠中膜聯蛋白VI (annexin VI)表現位置與硫酸軟骨素蛋白多醣, neurocan重疊。且CS-GAG會造成PC12及背根神經節神經細胞中annexin VI由細胞質轉移至生長錐中。當給予神經細胞CSGAG前，以siRAN抑制內生性annexin VI 的表現則會促進神經纖維的生長。在細胞免疫染色實驗結果亦顯示annexin VI與CSGAG結合導致annexin VI 與actin及protein kinase C分離並造成F-actin及生長錐的瓦解。酵素連結免疫分析法結果顯示，annexin VI與CS-GAG有直接結合的關係。本研究發現annexin VI可能是CS-GAG抑制神經纖維生長的受器，可調控硫酸軟骨素氨基葡聚醣引發神經細胞內訊號傳遞。以上研究有助於發展新穎的中樞神經系統損傷治療方式以促進受損神經纖維再生及神經系統功能的回復。