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.2013年11月1日；8（11）：e79395。
doi:10.1371/journal.pone.0079395。 2013年电子收集。

GFAP和波形蛋白缺乏小鼠坐骨神经损伤后轴突再生延迟但完全

亚历山大·伯格 1, 约翰·泽拉诺, 马塞拉·佩克纳, 乌里卡·威廉姆森, 米洛斯·佩克尼, 斯塔凡·卡尔海姆
附属机构

GFAP和波形蛋白缺乏小鼠坐骨神经损伤后轴突再生延迟但完全

亚历山大·伯格等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

运动神经元的外周轴切断触发损伤远端受损轴突的Wallerian变性，随后轴突再生。在中枢，轴切断导致脊髓受损运动神经元表面的突触丢失（突触剥离）。在损伤部位，反应性雪旺细胞为向外生长的轴突提供营养支持和指导。突触剥离的机制尚不清楚，但反应性星形胶质细胞和小胶质细胞似乎在这一过程中很重要。我们研究了缺乏中间丝（纳米丝）蛋白-胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和波形蛋白的小鼠坐骨神经损伤后运动神经元的轴突再生和突触剥离，这些蛋白在反应性星形胶质细胞和雪旺细胞中上调。坐骨神经切断7天后，对受损运动神经元胞体突触密度的超微结构分析显示，在GFAP（-/-）Vim（-/-）小鼠中，有更多剩余的突触覆盖受损胞体。GFAP（-/-）Vim（-/--）小鼠坐骨神经挤压后，损伤后13天腓肠肌肌纤维上重新神经化运动终板的比例降低，轴突再生和功能恢复延迟但完全。因此，胶质细胞中GFAP和波形蛋白的缺失似乎并不影响外周运动神经元损伤后的结果，但可能对反应动力学有重要影响。

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数字

图1
图1。GFAP和波形蛋白在脊髓中的表达。
损伤前在脊髓中检测到低水平的GFAP和波形蛋白（Vim）。SNC术后3天，受损运动神经元周围脊髓GFAP和波形蛋白的IR均增加，5天后达到峰值。箭头表示GFAP和vimentin IR的共同定位。这张照片是作为最大投影拍摄的，所有照片的设置都以类似的方式调整到最佳水平。比例尺，50µm。
图2
图2。GFAP和波形蛋白在受损坐骨神经中的表达。
在未损伤的神经中检测到低水平的GFAP和波形蛋白（Vim）。GFAP和波形蛋白主要由雪旺细胞表达。GFAP和波形蛋白IR在损伤后1天明显增加。这张照片是作为最大投影拍摄的，所有拍摄的照片都以类似的方式将设置调整到最佳水平。比例尺，50µm。
图3
图3。SNT后7天和35天脊髓突触剥离。
坐骨神经运动池（A-F）所在腹角的突触体素IR在未受损的WT（n==================================================================6） 和GFAP公司–/–维姆–/–（n）==================================================================6） 小鼠（A、B）。在SNT后7天，两个WT的突触素IR均明显降低（n==================================================================6） 和GFAP公司–/–维姆–/–（n）==================================================================6） 同侧小鼠（C，D）与对侧小鼠（未显示）进行比较。SNT后35天，与SNT后7天相比，突触素IR增加（E，F），但在两个时间点（H），菌株之间没有显著差异。一张典型的电子显微镜照片显示了一个运动神经元（mn）和两个相互对应的突触终末（x），（G）。SNT后7天，电子显微镜显示WT（n==================================================================3） 与相比GFAP公司–/–维姆–/–（n）==================================================================3） 老鼠（I）。误差条表示SEM。*p<0.05，ns =  不显著。比例尺，200µm。
图4
图4。SNC后长期功能恢复。
（A–C）握力。握力在20%的WT（n）中完成==================================================================5） 而且没有GFAP公司–/–维姆–/–（n）==================================================================5） 第13天，80%的WT和40%的WTGFAP公司–/–维姆–/–第20天，所有小鼠第27天。（D） 足误，WT小鼠表现优于GFAP公司–/–维姆–/–SNC后20天和27天的小鼠，但在33天时没有发现差异。（E，F）在趾展（E）和中间趾展（F）方面，WT小鼠在SNC后27天恢复较好；然而，在33天时，所有小鼠都恢复到了术前水平。误差条表示SEM。*p<0.05（未配对t吨测试），ns =  不重要。
图5
图5。受损神经中的神经丝IR。
（A） SNC后13天，损伤部位远端和近端轴突中的神经丝IR。（B） 神经丝IR水平恢复较慢GFAP公司–/–维姆–/–（n）==================================================================5） 比WT（n==================================================================5） 老鼠。误差条表示SEM。*p<0.05（单向方差分析），ns =  不重要。比例尺，50µm。
图6
图6。坐骨神经损伤后的雪旺细胞IR和髓鞘再形成。
SNC后13天，我们测量了病变部位近端和远端的S100（左柱）和髓鞘碱性蛋白（MBP，中柱）IR。S100和MBP IR的远/近端比率均降低。对于S100，这种下降在GFAP公司–/–维姆–/–小鼠（B，第1列）比WT小鼠（A），在（C）中量化。我们观察到WT和GFAP公司–/–维姆–/–但未检测到两组小鼠之间的任何差异（D）。误差条表示SEM。*p<0.05（单向方差分析），ns =  不重要。比例尺，50µm。
图7
图7。腓肠肌的再神经化。
SNC后13天，WT小鼠突触后神经再生簇（即突触素（红色，中柱）和α-银杏毒素（绿色，左柱）阳性簇，并合并在右柱）的数量较高（n==================================================================5） 比中的GFAP公司–/–维姆–/–小鼠（n==================================================================5） （A和C）。箭头表示突触后位点重新神经化。22天时，两组（B、C）之间没有统计学差异。突触后位点的数量在WT和GFAP公司–/–维姆–/–老鼠。在D组，在SNT后13天和22天，在未受损小鼠和受损小鼠的α-银环蛇毒素染色切片上量化突触后位点。在任何时间点都没有发现差异。误差条表示SEM。*p<0.05（单向方差分析），ns =  不重要。比例尺，100µm。
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    1. Ludwin SK（1988）中枢神经系统和外周神经系统的再髓鞘化。《高级神经学》47:215–254。-公共医学
    1. Madduri S，Gander B（2010）施万细胞传递神经营养因子促进周围神经再生。《周围神经系统杂志》15:93–103。-公共医学
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这项工作得到了瑞典医学研究委员会、AFA研究基金会、ALF Göteborg（项目11392）、Sten A.Olsson研究与文化基金会、Söderberg基金会、Hjärnfonden、Hagströmer千禧年基金会、瑞典中风基金会、瑞典医学研究学会、自由梅森基金会，Amlöv基金会、E.Jacobson捐赠基金、NanoNet COST Action（BM1002）、欧盟FP 7计划EduGlia（237956）和欧盟FP七计划TargetBraIn（279017）。资助者在研究设计、数据收集和分析、决定出版或编写手稿方面没有任何作用。