VEGF-A通过MAPK/ERK通路促进人源诱导少突胶质祖细胞增殖及修复脊髓损伤的作用与机制研究

本研究针对脊髓损伤(SCI)后少突胶质祖细胞(OPCs)移植治疗中细胞来源受限和存活率低的难题，通过将人沃顿胶源细胞(h-WJCs)定向分化为诱导OPCs(iOPCs)，发现血管内皮生长因子(VEGF-A)能通过激活MAPK/ERK信号通路显著促进iOPCs增殖与存活。研究人员创新性地采用VEGF-A基因修饰的h-WJCs与iOPCs共移植策略，在大鼠SCI模型中证实该方案能有效提升移植细胞存活率、增强髓鞘蛋白(MBP)表达并部分恢复神经电生理功能，为细胞移植治疗SCI提供了新思路。

　　

脊髓损伤是中枢神经系统最严重的创伤性疾病之一，往往导致患者永久性功能障碍。当前临床治疗面临巨大挑战，而细胞移植疗法被视为最具潜力的修复策略。其中，少突胶质祖细胞(oligodendrocyte progenitor cells, OPCs)移植能促进髓鞘再生，对神经功能恢复具有重要意义。然而，OPCs的获取受到伦理限制和来源短缺的制约，且移植后细胞存活率低、分化效率不佳，严重制约了其临床应用。如何获得足够数量且具有高存活率的OPCs，并有效促进其在损伤部位的髓鞘化能力，成为该领域亟待解决的关键问题。

为解决这一难题，研究人员将目光投向人沃顿胶源细胞(human Wharton’s jelly cells, h-WJCs)。这类细胞来源于脐带组织，具有多向分化潜能且伦理争议较小，是理想的细胞来源。本研究通过将h-WJCs定向分化为诱导神经干细胞(induced neural stem cells, iNSCs)，进而获得诱导OPCs(iOPCs)，并探索了血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A, VEGF-A)在促进iOPCs增殖、存活及功能成熟中的作用与机制，为脊髓损伤修复提供了新的治疗策略。该研究成果发表在《Brain Organoid and Systems Neuroscience Journal》。

本研究采用多项关键技术方法：首先从健康捐赠者脐带中分离培养h-WJCs，通过组织块贴壁法进行原代培养和鉴定；利用生长因子诱导体系将h-WJCs分化为iNSCs和iOPCs；通过细胞增殖检测(CCK-8法)、EdU掺入实验和流式细胞术分析细胞活力与凋亡；采用mRNA测序和磷酸化蛋白芯片筛选关键信号通路；建立大鼠脊髓背侧柱横断损伤模型，进行细胞移植治疗；通过免疫荧光染色、Western blot和qPCR等技术分析细胞表型和蛋白表达；运用神经电生理技术记录体感诱发电位(SEPs)和运动诱发电位(MEPs)评估功能恢复。

3.1. 从分离的h-WJCs成功分化为NG2阳性iOPCs

研究人员首先从人脐带中成功分离出h-WJCs，这些细胞表现出典型的间充质干细胞形态特征和表面标志物(CD73和CD105阳性)。通过多阶段诱导分化策略，将h-WJCs分化为iNSCs(表达Nestin和Sox2)，进而获得NG2和PDGFRα阳性的iOPCs，分化效率约为4-6%。这些iOPCs能够进一步成熟为表达髓鞘碱性蛋白(MBP)的少突胶质细胞，证实了分化方案的有效性。

3.2. VEGF-A增强h-WJCs来源iOPCs的增殖和活力

研究发现激活的T细胞上清液能显著促进iOPCs增殖和活力，而VEGFR2抑制剂SU5408可阻断这一效应。直接使用VEGF-A处理iOPCs发现，10-20 ng/mL的VEGF-A能最大程度促进细胞增殖，并显著降低细胞凋亡率，这些效应均被SU5408所逆转，表明VEGF-A通过VEGFR2受体发挥促增殖和抗凋亡作用。

3.3. VEGF-A通过MAPK通路促进iOPCs增殖

机制研究表明，iOPCs表达VEGFR1和VEGFR2，其中VEGFR2占主导地位。磷酸化蛋白芯片分析发现VEGF-A处理激活了PI3K/Akt、MAPK/ERK和mTORC1信号通路。mRNA测序和KEGG通路分析显示MAPK信号通路和钙信号通路显著富集。qPCR结果证实VEGF-A处理后MAPK1、NEDD4和YAP1表达上调，而MEK抑制剂PD98059能抑制VEGF-A的促增殖作用，证明VEGF-A主要通过MAPK/ERK通路促进iOPCs增殖。

3.4. 大鼠SCI模型中h-WJCs、iNSCs和iOPCs的治疗效果有限

将h-WJCs、iNSCs或iOPCs单独移植到大鼠SCI模型中发现，虽然部分移植细胞能在损伤部位存活，但iOPCs出现凋亡，iNSCs未能有效分化为NG2阳性细胞，MBP表达水平较低。神经电生理检测显示SEPs和MEPs均未明显改善，BBB运动评分也无显著恢复，表明单一细胞移植策略效果有限。

3.5. VEGF-A影响iNSCs分化命运

为进一步提高治疗效果，研究人员将VEGF-A质粒转染到h-WJCs、iNSCs和iOPCs中。发现只有h-WJCs能持续分泌VEGF-A，而iOPCs在转染后逐渐凋亡，iNSCs则分化为GFAP阳性的星形胶质样细胞。外源性添加VEGF-A也得到类似结果，VEGFR2抑制剂SU5408能逆转这种分化效应，表明VEGF-A能影响iNSCs的分化命运，使其向星形胶质细胞方向分化。

3.6. iOPCs与分泌VEGF-A的h-WJCs共移植增强SCI修复

基于上述发现，研究人员采用VEGF-A转染的h-WJCs与iOPCs共移植策略。结果显示，与单独移植相比，共移植显著提高了iOPCs在损伤部位的存活率，增加了MBP表达水平。神经电生理检测发现共移植组SEPs和MEPs部分恢复，虽然BBB运动评分仍无显著改善，但证明了这种联合治疗策略在促进髓鞘再生和神经功能恢复方面的潜力。

研究结论与讨论部分指出，本研究首次系统证实了VEGF-A通过MAPK/ERK信号通路促进h-WJCs来源iOPCs增殖和存活的作用机制。研究创新性地提出了VEGF-A基因修饰的h-WJCs与iOPCs共移植策略，为解决移植细胞存活率低的问题提供了有效方案。

该研究的重要意义在于：首先，成功建立了从h-WJCs到iOPCs的分化体系，为解决OPCs来源问题提供了新途径；其次，深入阐明了VEGF-A通过MAPK/ERK通路调控iOPCs增殖的分子机制，为靶向该通路提高移植细胞存活率提供了理论依据；最后，创新的共移植策略在动物模型中证明了其促进髓鞘再生和部分神经功能恢复的效果，为临床脊髓损伤治疗提供了新思路。

尽管研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。例如，共移植虽然改善了神经电生理指标，但未能显著提升运动功能评分，说明单纯的髓鞘再生可能不足以实现完全的功能恢复。未来研究需要进一步优化移植策略，可能还需要结合其他治疗手段，如神经保护因子、组织工程支架等，共同促进脊髓损伤的全面修复。

该研究为基于细胞移植的脊髓损伤修复提供了重要的实验依据和新的治疗思路，具有重要的科学意义和临床转化价值。