“同胞”受体CXCR7在急性脑缺血SDF-1诱导的神经发生中的作用及机制研究

脑缺血后内源性神经发生已在动物模型及临床病人得到证实，对脑缺血后功能恢复具有重要的作用。基质细胞衍生因子-1（SDF-1）是调控脑缺血后内源性神经发生的关键因素之一，激活CXCR4受体可实现神经修复，而其"同胞"受体CXCR7是否参与神经发生及其机制尚不清楚。我们前期研究显示，SDF-1通过促进神经前体细胞（NPC）增殖参与神经发生，NPC表达CXCR4/7两型受体且缺氧条件下CXCR7的表达增高，高度提示CXCR7可能参与缺氧条件下SDF-1的促神经发生。本课题拟从基因、细胞水平，结合脑缺血动物模型，深入研究脑缺血缺氧时CXCR7介导SDF-1促进神经干细胞增值、归巢、分化并功能性整合到脑组织中的作用及其机制。阐述上述问题为最终确定CXCR7在SDF-1介导神经发生中的重要地位及机制提供新的理论支持。本项目为揭示脑缺血后内源性神经修复机制、寻找新的治疗靶点具有重要理论和临床意义。

促进内源性神经发生，补充丢失的神经元对急性脑缺血具有十分重要的意义。基质细胞衍生因子-1（Stromal cell-derived factor, SDF-1）在脑缺血损伤后的内源性神经发生中的作用至关重要。SDF-1是由骨髓基质细胞产生，以往认为SDF-1只通过“唯一”的受体CXCR4（CXC chemokine receptor 4）介导了神经发生，而新“同胞受体”CXCR7（CXC chemokine receptor 7）其中的作用尚不清楚。我们前期的研究显示，SDF-1促进神经前体细胞（NPC）增殖，NPC表达CXCR4/7两型受体且缺氧条件下CXCR7的表达增高，高度提示CXCR7可能参与缺氧条件下SDF-1的促神经发生。本课题深入研究脑缺血缺氧时CXCR7介导SDF-1促进神经干细胞增值、归巢、分化并功能性整合到脑组织中的作用及其机制。结果显示，脑缺血损伤后梗死区及梗死灶周围SDF-1的表达显著增加，CXCR4和CXCR7表达亦增高。SDF-1促进NPC增殖、迁移及分化，给予CXCR4和CXCR7拮抗剂AMD3100和CCX771可抑制SDF-1介导的NPC增殖、迁移和分化。为排除拮抗剂的非特异效应，构建、表达和包装慢病毒shRNA，显示慢病毒shRNA可有效感染NPC并下调CXCR4和CXCR7表达水平。缺氧处理的星型胶质细胞条件培养液（Astrocyte condition medium, ACM）可浓度、时间依赖性诱导NPC迁移，该效应可被SDF-1中和抗体阻断， SDF-1表达亦增加；缺氧条件下HIF-1a的表达升高，抑制剂YC-1降低缺氧条件下升高的SDF-1，也取消SDF-1介导的NPC迁移；NF-kB调控缺氧条件下SDF-1的升高；慢病毒shRNA特异性下调NF-kB表达，则HIF-1a及SDF-1的表达均降低，提示星型胶质细胞通过NF-kB/HIF-1a信号通路调控SDF-1的升高，从而影响神经发生。在体结果显示，移植小鼠脑内NPC可存活、分化，MCAO小鼠可部分恢复神经功能；慢病毒shRNA下调NPC中CXCR4、CXCR7后，SDF-1介导的NPC迁移则受到抑制，基本停留于注射部位周围。本研究的结果确定了CXCR7在SDF-1介导神经发生中的重要地位为揭示脑缺血后内源性神经修复机制、寻找新的治疗靶点具有重要理论和临床意义。