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客戶文章分享 ‖ Id2有效促進小鼠坐骨神經損傷后的神經再生

周圍神經損傷是臨床常見多發疾病，可由外傷、感染、壓迫、缺血、腫瘤和營養代謝障礙等多種原因引起。周圍神經損傷后，軸突再生速度減慢，在長期的慢性去神經支配期間，肌肉纖維逐漸萎縮和退化，導致神經肌肉功能不可逆喪失。因此，加快神經軸突的再生速度，縮短神經再支配的時間，可能是改善周圍神經損傷后功能恢復和防止實質性肌肉萎縮發生的有效途徑。

DNA結合抑制劑2 (Inhibitor of DNA binding 2, Id2)作為堿性螺旋-環-螺旋（bHLH）轉錄因子的負調控因子，可抑制細胞分化，促進細胞增殖，已有研究表明，Id2能促進中樞神經系統損傷后的軸突再生，然而是否可以促進周圍神經損傷后軸突再生和功能恢復，尚不清楚。

新近研究發現，Id2同樣可以促進周圍神經損傷后軸突再生和損傷神經的功能恢復。過表達Id2（AAV9，立體定位注射脊髓腹角，維真生物提供）促進了坐骨神經損傷后軸突再生以及神經肌肉接頭的再神經化，改善了損傷神經的功能。

圖1. AAV9-Id2有效促進小鼠坐骨神經損傷后神經再生
原文鏈接：

1. 坐骨神經擠壓模型的建立

首先，研究者建立了坐骨神經擠壓模型。從圖2可以看出坐骨神經損傷后GFP⁺軸突完全損壞，而神經外膜仍保持連續性。通過電生理實驗也發現刺激坐骨神經后誘發的復合肌肉動作電位在坐骨神經損傷后1天消失，證實坐骨神經擠壓模型構建成功。

圖2. AAV9表達鑒定與坐骨神經損傷模型建立

2. AAV9病毒的脊髓內注射及表達鑒定

將成年雌性C57BL/6小鼠麻醉后，進行椎板切除術暴露脊髓，將滴度為 6×10E12vg/mL的AAV9-Id2-3×Flag-GFP和AAV9-GFP 分別通過 立體定向注射至脊髓雙腹側角。每只小鼠注射四個部位（左右腹角各兩個），每個部位注射0.5 μL的病毒量。

病毒注射2周后，Id2實驗組和GFP對照組均可見ChAT⁺運動神經元與GFP的共標記（圖3A ,B）。抗Flag抗體染色實驗也證實了Id2-Flag融合蛋白在感染神經元中的成功表達（圖3C）。從整體感染效率來看，Id2實驗組和GFP對照組相當，注射中心有80%以上的ChAT⁺運動神經元被成功感染（圖3D）。而且，投射到坐骨神經的軸突也被GFP所標記（圖3E），可以評估損傷后坐骨神經的再生情況。

圖3. AAV9成功感染脊髓運動神經元

3. 過表達Id2加速坐骨神經損傷后的神經再生

接下來，研究者分別對距離受損部位不同位置處的從腰脊髓運動神經元中投射出的GFP⁺軸突的數量進行了量化，以此評估坐骨神經損傷后的軸突再生情況。由于周圍神經仍具有較強的再生能力，因此可以看到，GFP組和Id2組在坐骨神經損傷后2周均有大量GFP⁺軸突延伸到損傷部位之外。通過觀察，研究者發現兩組在1mm和2mm處的GFP⁺軸軸突數量相當，并無顯著差異。然而，在距離受損部位3mm以上的位置處，Id2組GFP⁺軸軸突數量明顯多于GFP組。此外，在距離受損部位超過9mm時，Id2組軸突再生的數量約為60%，而GFP組卻不足30%（圖4）。腓腸肌受坐骨神經下行的脛神經支配，如圖5所示，在坐骨神經受損后兩周，GFP組腓腸肌內只可見少量GFP⁺軸神經纖維，而Id2組GFP⁺軸神經纖維數量出現明顯增加。以上結果說明，Id2能夠促進坐骨神經損傷后的軸突再生。

圖4. Id2促進坐骨神經擠壓后軸突的再生

圖5. Id2加速再生軸突延伸至腓腸肌

4. Id2促進坐骨神經損傷后NMJ的再神經化

為了進一步研究Id2在神經修復中的促進作用，研究者用α-銀環蛇神經毒素標記腓腸肌運動終板檢測了神經-肌肉接頭(NMJ)處的再神經化。早在坐骨神經受損后2周，在Id2組就觀察到腓腸肌內少數終板被GFP⁺運動軸突末端重新支配，而在對照組中未觀察到。坐骨神經受損1個月后，GFP組和Id2組均發生了廣泛地神經肌肉再支配。然而，在Id2組中，被GFP⁺運動軸突重新支配的NMJs的總數明顯更多。這表明，Id2促進了坐骨神經損傷后神經-肌肉接頭處的再神經化（圖6）。

圖6. Id2促進了SNI后NMJs處的再神經化

5. Id2促進坐骨神經損傷后的神經功能恢復

 在坐骨神經受損后1個月，研究者對神經傳導和運動功能的恢復情況進行了評估。通過記錄腓腸肌的復合肌肉動作電位，發現在坐骨神經受損后，復合肌肉動作電位會出現波幅降低，潛伏期延長，與GFP組相比，注射Id2組的復合肌肉動作電位振幅明顯升高，潛伏期縮短，這表明Id2的過表達有效恢復了神經肌肉的傳導功能（圖7）。

圖7. Id2增強了SNI后神經傳導和神經肌肉傳遞的恢復

 CatWalk步態分析系統是一種評估小鼠坐骨神經損傷后運動損傷和恢復的重要工具，文章最后，研究者利用這一系統在小鼠坐骨神經受損前和損傷后一個月分別進行了測試，發現在坐骨神經損傷后，小鼠的腳印面積和步周長減小，而腳間距離增加。與GFP組相比，Id2過表達的小鼠腳印面積有所增加，腳間距離也恢復至正常水平。以上數據表明，Id2可促進坐骨神經損傷后運動功能的恢復（圖8）。

圖8. Id2改善了SNI后坐骨神經運動功能的恢復

小結