神经干细胞(neural stem cells,NSC) 的增殖,可以参与中枢神经损伤后的修复过程,促进运动功能恢复。
一、截至2021年12月10日,我们以低氧、NSC为关键词系统地检索了从PubMed
、ScienceDirect、Web of Science、Scopus、知网数据库中的相关文献,将符合所有标准并被纳入本文章重点研究共计5篇分类讨论,检索到的数据综合报道了4种主要的低氧阈刺激下促进NSC增殖和(或)分化的发生机制,包括通过促进HIF-1a的表达和增强HIF-
1a的稳定性,维持NSC增值分化能力、促进代谢性谷氨酸受体MGluR表达,调节NSC增值分化、通过P13K/Akt信号通路和Wnt/β-catenin信号通路促进NSC增殖、通过影响Bcl-2和Caspase-3的表达,提升NSC的抗低氧能力。如图 1 所示。
1、代谢性谷氨酸受体(metabotropic glutamate receptor, MGluR)在低氧诱导的 NSC 增殖
分化中的调节作用。
低氧阈刺激下 MGluR 表达水平提高,提示其某些亚型可能在缺氧诱导的 NSC 增殖分化中
发挥重要的调节作用。
2、低氧通过其他信号通路促进 NSC 的增殖。
(1)活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)是由氧的不完全单电子还原形成的分子或
离子,它们有助于吞噬细胞的杀微生物活性,调节信号转导和基因表达,并可以对核酸发生氧
化损伤。而在低氧阈刺激 NSC 增殖中,ROS 可以通过 PI3K/Akt 信号通路介导 NSC 的增殖和
分化。
(2)Wnt 蛋白是一大类分泌性糖蛋白,在胚胎和胎儿发育以及组织维持中发挥重要作用。
β 连环蛋白(β-catenin)是一种参与细胞粘附和核信号传导的多功能连环蛋白,它可以充当 Wnt
蛋白介导的信号转导通路的转录共激活剂和下游组件。Wnt/β-catenin 信号传导通过影响细胞周
期来调节细胞的增殖,而低氧通过增加 HIF-1α 的表达并激活 Wnt /β-catenin 信号通路来刺激
NSC 增殖。
3、低氧预适应增强 Bcl-2 的表达并且抑制 Caspase-3 的表达,有助于提升 NSC 的抗低氧能力。
B 细胞白血病/淋巴瘤-2 基因(Bcl-2),负责阻止正常细胞的凋亡,并在过度表达时与滤泡
性巴瘤相关。Caspase-3 是一种短的前域半胱天冬酶,它可以被启动子 Caspases 激活,例如
Caspase-9,在细胞凋亡中起效应作用。经历过低氧预适应后,NSC 可以提高对缺氧损伤的抵抗力,这些在将来复氧后 NSC 增殖活性提升起不可取代的作用,有研究表明,低氧预适应可
以增加脑组织内 Bcl-2 的表达并且可以抑制 Caspase-3 的表达,从而抑制细胞凋亡。
二、通过将所检索的文献总结,我们将针对以HIF-1α为主涉及MGluR受体表达、P13K/Akt信号通路和Wnt/β-catenin信号通路为辅的机制进行归纳,并探究低氧阈刺激调节下Bcl-2和Caspase-3表达增多,从而提高NSC的抗低氧能力。HIF1-α的稳定有助于NSC保持其干细胞增殖分化的能力,进一步细化HIF-1α下游作用机制,包括
①促使 VEGF 和 VEGF 受体表达增加的功能,诱导新生血管形成
②促进 GLUT-1 和糖酵解酶等表达,可以促进细胞摄取葡萄糖。
③HIF-1α能诱导脑源性的 EPO 生成, 其与血源性 EPO 比较产生的量少,但具有更高的活性 。
④miR-210 受 HIF-1α的调控并且与 NSC 增殖有关。
⑤低氧通过 miR-21 促进 NSC 的增殖。见图2.
图 2 示低氧阈刺激通过 MGluR、HIF-1α、PI3K/Akt 信号通路、Wnt/β-catenin 信号通路介导 NSC 的增殖和分
化,并且低氧预适应中,低氧阈刺激可以刺激 NSC Bcl-2 和 Caspase-3 的表达增多,从而提升 NSC 的抗低氧
能力。
此阶段工作完成,我们已开展下一步相关机制讨论,并且将主要机制和次要机制分类讨论,最后完成各机制的合理排序和系统综述。
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