铁过载损伤机制及Hmox1基因的条件控制表达技术在脑出血后神经干细胞移植中的研究

Transplantation of neural stem cell (NSC) can improve neurological functions after intracerebral hemorrhage. However, iron, one of the toxins relieved by clot, may play a main role in transplanted NSC injury and destabilizing the application of NSC transplantation in acute phase, which may impede the treatment. However, the mechanism of NSC injury caused by iron overload remains unclear. In this study combined with previous result showing the iron-induced NSC injury ex vivo, we will explore that: 1) the evidence of Hmox1 functioning as a key regulator in NSC injury induced by iron in vitro; 2) clarifying the pathway of Hmox1 involving the iron metabolism; 3) In intracerebral hemorrhage model, the possibility of conditional inhibiting Hmox1 as to improve stem cell proliferation, differentiation and neurological function recovery as well. This research will indicate the potential mechanism of NSC transplantation iron overload after intracerebral hemorrhage, prompt some new information of NSC transplantation in intracerebral hemorrhage, and provide some novel idea for the treatment of hemorrhagic cerebrovascular disease.

神经干细胞（NSC）移植对于脑出血后的神经功能重建具有改善作用。然而，血肿分解产生的神经毒性物质- - 高浓度铁离子可能是影响移植NSC在体存活的主要因素，极大限制了NSC移植在脑出血急性期的应用、且影响最终的治疗效果。目前铁过载代谢状态下的神经干细胞损伤机制尚不清楚，本研究拟结合前期铁过载引起神经干细胞损伤的初步发现，1）验证铁离子诱导体外NSC损伤过程中关键调控分子Hmox1的功能；2）阐明Hmox1对铁代谢相关通路的调控，对在离体铁过载模型中NSC存活的影响；3）在体脑出血模型中，探索药物诱导调控技术抑制Hmox1表达以此促进NSC增殖分化、改善神经功能。本课题的研究将提示关于脑出血后移植NSC的铁过载损伤机制，促进神经干细胞移植的转化应用，并为出血性脑血管病神经功能的重建提供一条崭新的思路。

近年来国内外研究表明神经干细胞移植对脑出血后的神经保护和功能改善具有显著作用，但目前仍然存在移植干细胞存活率低、增殖分化少等诸多问题有待解决。我们在前期铁过载损伤护究的基础上，为进一步探索脑出血后神经干细胞移植治疗的可行性及其作用机制：1）在体外研究部分，分别用C17.2小鼠神经干细胞、以及SH-SY5Y细胞系代替原代神经干细胞做了相关的机制研究，结果提示NF-κB、p65信号通路与神经干细胞的存活、增殖密切相关，并参与铁过载损伤机制。通过抑制该通路可以产生抗凋亡、促增殖作用；2）在体内研究部分，证实了铁过载后诱导胶质细胞AQP蛋白的表达，而curcumin能够抑制铁离子诱导的胶质细胞NF-κB 通路激活，发挥神经保护作用，提示了可能为干细胞移植创造较好的局部微环境。3）脑出血后产生的血红蛋白可以激活星形胶质细胞，引起Connexin 43磷酸化降解，使原本被其锚定的YAP得以释放从而发生核转位，启动细胞增殖和表型转化相关基因的转录。Connexin 43-YAP之间的相互作用介导了脑出血后血红蛋白诱导的星形胶质细胞活化过程中的去分化和表型转化。Connexin 43-YAP信号通路可以作为调控星形胶质细胞活化的靶标。.本研究是在细胞和动物两个水平上发掘神经干细胞移植用于脑出血后神经功能恢复和改善的可能性，重点是提高干细胞在移植后的存活、增殖以及分化能力，并探索相关的作用机制。目前干细胞用于治疗脑血管的研究很多，但从根本上如何解决干细胞存活的问题仍然棘手，尚不能满足转化应用的需求，而这方面正是本研究重点尝试解决的科学问题。本研究通过对铁过载通路的研究，从多种不同的保护药物以及相关信号通路中发现促进神经干细胞存活、增殖的异同点。本课题分别通过curcumin 和CORM-2抑制NF-κB通路，揭示了不同神经保护剂通过该条信号通路均可发挥改善移植后干细胞存活增殖能力的功能，同时观察脑出血后星形胶质细胞活化过程中的生物学表现并探讨其生物学意义以及相关的分子机制。研究结果将促进神经干细胞移植在脑血管治疗中的发展。