Rab27a 通过细胞外囊泡释放驱动星形胶质细胞 CSPG 分泌及脊髓损伤后胶质瘢痕形成的机制研究

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Biomaterials Advances 5.5

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  针对创伤性脊髓损伤(SCI)后胶质瘢痕中软骨素硫酸蛋白聚糖(CSPGs)释放机制不明的问题,研究人员探讨 Rab27a 介导的细胞外囊泡(EVs)释放作用。发现 Rab27a 通过 Rho/ROCK 通路促进 CSPG 释放,其 siRNA 可改善功能恢复,为 SCI 治疗提供新靶点。

  脊髓损伤如同横亘在神经修复之路上的 “天堑”,每年全球约 18 万新发患者因神经再生障碍面临长期功能瘫痪。创伤后形成的胶质瘢痕恰似一道密不透风的 “屏障”,其核心成分软骨素硫酸蛋白聚糖(CSPG)由星形胶质细胞分泌,持续抑制轴突生长。然而,CSPG 如何突破细胞界限、在瘢痕中聚积的机制长期成谜。在此背景下,印度国家制药教育与研究学院(NIPER-Ahmedabad)的研究团队聚焦于细胞外囊泡(EVs)这一细胞间通讯的 “信使”,探寻 Rab27a 蛋白在脊髓损伤后胶质瘢痕形成中的关键作用,相关成果发表于《Biomaterials Advances》。
研究人员主要采用了细胞培养、EVs 分离、RNA 干扰(siRNA)、免疫组织化学染色、动物模型(大鼠脊髓挫伤模型)等技术方法,并使用 CD9、Alix、TSG101 等标志物验证 EVs 释放,通过大鼠样本队列分析不同时间点的蛋白表达变化。

Rab27a 在炎症刺激下的表达特征


在 C6 胶质细胞系中,干扰素 -γ(IFN-γ,100 ng/ml)、肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)和脂多糖(LPS)等炎症刺激均能显著上调 Rab27a 表达,其中 IFN-γ 诱导作用最强(约 5.8 倍)。在大鼠脊髓挫伤模型中,损伤后 1-28 天(DPI)均检测到 Rab27a 持续表达,提示其在急性、亚急性及慢性期的全程参与。

Rab27a 介导 EVs 释放及对神经元生长的调控


通过 GFP 标记的 Rab27a 质粒转染和 Rab27a-siRNA 处理,证实 Rab27a 可通过促进多囊泡体(MVBs)与细胞膜的锚定融合,释放富含 CD9、Alix、TSG101 标志物的 EVs。功能实验显示,Rab27a 过表达细胞来源的 EVs 显著抑制 Neuro2a(N2A)神经元细胞生长,而 Rab27a-siRNA 处理的 EVs 则促进神经元突起生长,揭示 Rab27a 通过 EVs 传递促神经退行信号。

Rab27a-EVs 与 CSPG 的协同作用机制


免疫组织化学染色发现,脊髓损伤组织中 Rab27a 与胶质纤维酸性蛋白(GFAP,星形胶质细胞标志物)、CSPG 及 EVs 标志物 CD9 存在共定位,证实星形胶质细胞通过 Rab27a 释放含 CSPG 的 EVs。进一步机制研究表明,Rab27a 过表达可通过 Rho/ROCK 通路上调 CSPG 表达,并伴随 pAkt(磷酸化蛋白激酶 B)水平降低和 β-tubulinIII(神经元微管蛋白标志物)减少,提示该通路在神经退行中的核心作用。

Rab27a-siRNA 对脊髓损伤功能恢复的改善


在大鼠脊髓挫伤模型中,沉默 Rab27a 表达可显著促进神经功能恢复,印证抑制 Rab27a-EVs 释放对胶质瘢痕形成的干预效果。该研究首次明确 Rab27a 作为星形胶质细胞释放 CSPG-EVs 的关键调控因子,揭示其通过 EVs 介导的细胞间通讯在脊髓损伤后瘢痕形成中的双重作用 —— 既是 EVs 释放的 “开关”,也是 CSPG 促炎促瘢痕效应的 “放大器”。研究结果不仅填补了 CSPG 分泌机制的空白,更提供了靶向 Rab27a 以阻断 EVs-CSPG 轴的治疗策略,为开发脊髓损伤后神经修复的新型干预手段开辟了道路。未来研究可进一步探索 Rab27a 与其他 Rab 家族蛋白的协同调控网络,以及长期抑制 Rab27a 对神经可塑性的潜在影响,为临床转化奠定更坚实的理论基础。

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