SDF-1/CXCR4/CXCR7 在强制性运动疗法促进脑缺血后轴突再生中的作用及机制研究

The imparied neural functions may be mainly due to the difficulty of axon regeneration in the central nervous sysytem after cerebral infarct, which are still very difficult to cure. It has been shown that constraint-incuced movement therapy(CIMT)would enhance the functional recovery after cerebral ischemia, but the underlyng mechanisms remain not very clear. We have found that CIMT could promote the axon regeneration in stroke rats by inhibiting the Rho/Rho kinase signaling pathway. It could also enhance the proliferation , migration and survival of the neural stem cells through SDF-1/CXCR4 system in stroke rats. The stromal cell-derived factor-1( SDF-1)has been suggested to be closely correlated to axon growth, but the role of the SDF-1/CXCR4 system in axon regeneration after cerebral ischemia is still not known. CXCR7, a new receptor of SDF-1, has been shown to be possibly involved in the axon regeneration.In this sutdy, we will explore the effects and mechanisms of the SDF-1/CXCR4/CXCR7 system on the axon regeneration induced by CIMT after cerebral ischemia and the possible signaling pathway by the molecular biology techniques, gene silencing techniques and immunofluorescence techniques. It will provide new theoretical basis and theraputic targets for the neural repair and rehabilitation after cerebral ischemia.

中枢神经系统轴突再生困难是导致脑梗死患者遗留神经功能缺失的重要原因，目前仍是临床治疗的难点。强制性运动疗法（CIMT）被证实可有效地促进脑缺血后神经功能的恢复，但作用机制尚不十分清楚。我们的前期工作发现CIMT通过抑制Rho/Rho激酶信号转导通路促进脑缺血后大鼠中枢神经系统轴突再生，并通过增强SDF-1/CXCR4轴促进了脑缺血后大鼠神经干细胞的增殖、迁移与存活。有研究表明SDF-1与轴突生长密切相关，但SDF-1/CXCR4轴是否对脑缺血后轴突再生发挥作用尚不清楚。近期文献表明SDF-1的一种新型受体CXCR7也可能参与了轴突再生过程。本课题将应用分子生物学技术、基因沉默技术、免疫荧光染色技术等方法深入到细胞分子水平探讨SDF-1/CXCR4/CXCR7在CIMT促进脑缺血后轴突再生中的作用及可能涉及的信号转导通路，为脑缺血后的神经修复与功能康复治疗提供新的理论基础与治疗靶点。

脑梗死后促进神经功能恢复的方法十分有限，强制性运动疗法（CIMT）被证实能够有效地促进脑卒中后肢体功能恢复，但其中的作用机制尚不十分清楚。本课题主要探讨SDF-1/CXCR4/CXCR7系统在CIMT促进脑缺血后神经再生及神经功能恢复中的作用及相关的细胞分子机制。用立体定法注射内皮素制作局灶性脑缺血模型。在术后1周开始强制性运动疗法，为期3周。在术后1周开始给大鼠注射CXCR4拮抗剂AMD3100或CXCR7的中和抗体Anti-GPCR RDC1。大鼠缺血术后4周进行行为学试验对大鼠运动及学习记忆功能的恢复进行检测。用免疫荧光染色方法及共聚焦显微镜成像方法检测脑缺血后侧脑室下区及海马齿状回神经干细胞增殖、迁移及海马齿状回神经元树突生长发育的情况，梗死区域神经干细胞存活的情况，脑缺血后炎性细胞的表达情况、轴突再生与突触标记物表达的情况并用PCR及Western Bolt方法对通路中相关因子的表达进行检测。. 研究结果发现CIMT可以促进大鼠脑缺血后侧脑室下区及海马齿状回神经干细胞迁移、增殖、树突的发育和梗死区域神经干细胞的存活，抑制脑缺血后的炎性反应，并促进运动和学习记忆功能的恢复，抑制了脑缺血后的炎性反应。CIMT这种促进神经再生和神经功能恢复的作用在给予CXCR4的拮抗剂AMD3100阻断SDF-1/CXCR4系统的作用后得以逆转，但SDF-1/CXCR4没有对CIMT抑制脑缺血后炎症反应的作用产生影响。CXCR7的中和抗体会增强脑缺血后的轴突再生及突触重塑，并促进脑缺血后的运动及学习记忆功能的恢复。给予CXCR7的中和抗体后患侧大脑皮层CXCR4、SDF-1、NogoA、Erk1/2的表达较缺血组明显增加，CXCR7及NgR的表达较缺血组明显减少。CIMT后NgR的表达较缺血组明显减低，余因子的表达与缺血组无明显差异。该结果提示CIMT通过SDF-1/CXCR4系统起到促进脑缺血后神经发生及功能恢复的作用并通过抑制轴突抑制因子的表达而促进脑缺血后的轴突再生，SDF-1/CXCR7系统可能通过调节Erk1/2相关信号通路而影响脑缺血后的轴突再生及神经功能恢复。该结果进一步阐明了SDF-1/CXCR4/CXCR7再CIMT促进脑缺血后神经再生及功能恢复的作用及细胞分子机制，为临床脑梗死后的神经功能恢复及康复治疗提供了新的理论依据。.