巨噬细胞选择性活化对缺血性卒中后神经再生的影响

缺血性卒中后神经再生有助于功能康复，但内源性神经再生非常有限。一般认为，卒中后外周巨噬细胞及脑内定居巨噬细胞（小胶质细胞）的活化是抑制神经再生的重要原因。但巨噬细胞和小胶质细胞在不同微环境中可表现为经典活化或另类活化状态；而心肌缺血后，损伤部位的巨噬细胞从经典活化状态转变为另类活化状态是组织修复所必须的。本课题将在证实卒中后巨噬细胞在脑损伤部位持续处于经典活化状态的基础上，拟用表达IL-4或IL-10的神经干细胞或AMPK激活剂将缺血部位经典活化的巨噬细胞诱导为另类活化状态，以证实卒中后小胶质细胞和外周浸润的巨噬细胞持续处于经典活化状态而缺乏向另类活化状态转换是卒中后神经再生的内源性抑制机制。此外，我们还将证实AMPK活化水平下降是卒中后小胶质细胞和巨噬细胞处于经典活化状态的分子机制。本课题将首次从巨噬细胞选择性活化的角度揭示卒中后内源性神经再生的抑制机制，并有望为卒中治疗提供新靶点。

按课题计划，我们在小鼠局灶性脑缺血再灌注模型（MCAO）中证实脑缺血后脑内小胶质/巨噬细胞长期处于经典的促炎症的M1极化状态。 同时我们在体外以缺氧缺糖(OGD)处理过神经元条件上清处理原代小胶质细胞和BV2小胶质细胞系，发现小胶质细胞在OGD条件下也处于M1极化状态而非M2极化状态，而且在OGD条件下小胶质细胞AMPK活化水平显著下降。这些结果表明后脑内小胶质/巨噬细胞在脑缺血长期处于M1而非M极化2状态，而AMPK可能是调控脑缺血后小胶质/巨噬细胞极化状态的分子开关。在小鼠MCAO模型中，与溶剂对照组中相比，AMPK激动剂metformin延迟给药（脑缺血再灌24h后给药）能够促进缺血性脑损伤修复（包括血管新生和神经再生）以及长期的神经功能恢复；在溶剂对照组中，脑缺血后脑内小胶质/巨噬细胞M2（另类活化）特征性基因在脑缺血后被短暂诱导，三天后表达达到高峰，而后M2特征性基因的表达长期抑制。AMPK激活剂metformin不仅在MCAO后三天内进一步促进MCAO诱导的M2基因的高表达，而且促进M2基因在脑缺血3天后的持续高水平表达，并同时抑制M1（经典活化）特征性基因的表达。我们的研究表明脑缺血后metformin通过激活AMPK选择性诱导小胶质/巨噬细胞M2活化从而促进缺血性脑损伤修复以及长期的神经行为功能恢复。在体外细胞模型中，我们进一步证实metformin通过小胶质/巨噬细胞M2极化机制促进体外血管新生。我们还成功构建了表达诱导M2活化的细胞因子IL-10的重组慢病毒，并在原代神经干细胞上以ELISA技术证实重组慢病毒可过表达IL-10，并发现IL-10在体外能通过小胶质细胞促进血管新生的作用。综上，我们的研究首次表明：脑缺血后选择性地诱导小胶质/巨噬细胞M2极化是促进缺血性脑修复及功能康复的新策略，而AMPK活化是脑缺血后诱导小胶质/巨噬细胞M2极化的关键分子开关。这是对缺血性脑损伤修复机制的新认识。