《中樞神經損傷後再生軸突生長動力學研究》是依託上海大學，由朱衛平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：中樞神經損傷後再生軸突生長動力學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱衛平
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
中樞神經系統(Central Nerve System,CNS)損傷後再生十分困難。目前雖然有辦法使損傷後殘存的神經元出芽(Sprout)，但如何使之繼續生長、延伸，使再生的軸突(Axon)最終與靶細胞建立功能性連線，是困擾至今的難題。CNS損傷微環境中的再生抑制因子和膠質反應所形成的膠質瘢痕是軸突再生的重要障礙，對藥物回響的描述和對治療效果的預測不能沒有數學模型的幫助。本項目主要根據運動細胞的趨化性原理、趨觸性原理和有關實驗數據，構建CNS損傷後再生軸突生長動力學方程，採用三維格子波爾茲曼法(3D Lattice Boltzmann Method,LBM)、蒙特-卡諾(Monte-Carlo,MC)法及複雜網路分析等法進行數值模擬，並輔以一定的實驗觀測，在細胞、分子和信號通路層次上充分探討CNS損傷後難以再生之迷，提出再生軸突生長、延伸應滿足的物理條件，為人類克服CNS再生障礙盡一分力。
結題摘要
中樞神經系統（CNS）由腦和脊髓組成，一旦損傷可能危及生命，倖存者也將面臨相關神經功能永久性缺失，難有生命質量可言，給家庭和社會帶來沉重負擔。已往的研究和實踐表明，CNS損傷後的炎性反應，微環境中營養不足，神經膠質細胞增生所形成的瘢痕，是其難以再生和修復的主要障礙，而實際情況的複雜性超出了人們現有的理解範圍，需要不斷擴大和加深對它的認知。目前依靠多學科交叉融合，從多層次多角度加以分析，已經成為一種不可或缺的研究策略。本項目在細胞、分子及其信號通路層次上，根據神經生理病理和物理學原理，結合已有的醫學觀察和實驗數據，通過數學建模和LBM、MC、MD及網路分析等方法，對CNS損傷後再生軸突生長動力學問題進行了深入研究。主要工作和成果如下： （1）研究了CNS損傷後微環境中促進因子、抑制因子的濃度、脊髓損傷（SCI）膠質瘢痕、植入生物支架等環境因素對再生軸突生長速度、成活率的影響。對環境變數進行了分類，獲得理論上最佳化的環境參數、最佳化的生物支架設計方案，為進一步進行SCI修複試驗提供了新的理論依據。 （2）研究了與軸突生長錐運動規律相似的嗜中性粒細胞、成纖維細胞、盤基網柄菌細胞等真核細胞極化的分子機制。對這些細胞在外信號刺激下的信號轉導、分子輸運和調控過程進行數學建模和計算仿真，為研究與CNS損傷相關的胞外信號與胞內信號之間的相互作用規律、以及如何對細胞的趨化回響進行干預提供了必要的分析工具。 （3）研究了與SCI相關的基因及蛋白質網路特性、信號通路以及其與其它疾病的連帶關係。從10,000多個SCI相關基因中篩選出顯著性最高的30個基因作為核心數據，建立蛋白質相互作用網路，進行網路拓撲分析、基因本徵富集分析、信號通路分析及疾病推斷分析，獲得TNF等新的更加明確的SCI靶標，為SCI治療提供了新的視角和途徑。
