一种非典型的以神经连接蛋白3为核心的复合物有助于脊髓损伤的功能恢复

《Stem Cell Research & Therapy》：A noncanonical neuroligin 3-centered complex promotes functional recovery of spinal cord injury

　　

摘要

背景

虽然人类脐带来源的间充质干细胞在脊髓损伤治疗中具有巨大潜力，但其内在机制尚未完全明了。鉴于这些干细胞的多能性，尤其是其向神经元转分化的能力，我们推测研究移植到脊髓微环境中的hUC-MSCs的体内转录重编程情况，有助于揭示对脊髓损伤修复至关重要的基因。

方法

将标记有DiD的hUC-MSCs经鞘内移植到患有亚急性脊髓双侧半切损伤的大鼠体内，随后提取样本进行RNA测序。通过比较hUC-MSCs的转录组特征，并在体外和体内进行功能检测，包括异源突触形成试验、过表达或敲低特定基因的MSCs移植实验、AAV介导的脊髓损伤大鼠神经元特异性基因表达实验、行为学测试以及运动诱发电位检测，最终确定了新的目标基因Neuroligin 3（Nlgn3）。此外，还通过免疫沉淀结合质谱分析、细胞聚集试验以及免疫电子显微镜技术，探究Nlgn3的功能相互作用蛋白。同时运用RT-qPCR、Western blotting、免疫荧光染色和共免疫沉淀技术来阐明其作用机制。

结果

通过RNA测序和功能检测，我们发现NLGN3是一种神经元细胞粘附分子，能在脊髓微环境的作用下在移植的hUC-MSCs中被激活，从而提升治疗效果。重要的是，仅在受损脊髓中恢复神经元特异性的Nlgn3表达，就能达到类似的治疗效果。从机制上看，Nlgn3会招募突触囊泡蛋白Sar1a和Hspa8来调节突触强度。将Nlgn3与Sar1a或Hspa8中的任意一种一起恢复表达，可协同增强脊髓损伤的修复效果，这凸显了这一非经典Nlgn3-Sar1a-Hspa8轴的功能重要性。

结论

本研究揭示了Nlgn3在脊髓损伤治疗中的新作用，证明了它既能提升MSCs移植的效果，又能直接促进神经回路的重建。我们还提出了一种针对以Nlgn3为核心的非经典蛋白质复合物的联合干预策略。此外，本研究为通过研究移植MSCs在损伤微环境中的转录重编程来寻找新的治疗靶点提供了重要思路。