造血干细胞移植治疗过程中白消安/环磷酰胺预处理对大脑损伤的机制及游泳训练对其的保护作用

Hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) often induces central nervous system complications. One of the causes is the toxicity by large dose of conditioning regimen (e.g. BU/CY). However, the mechanism of BU/CY-induced cerebral complications has been remained unclear. In this study, we establish murine model of BU/CY-induced cerebral complications and investigate cognitions by several behavioral tests. Then, the potential BU/CY-induced damages of neurons and myelinated nerve fibers in cerebral cortex, white matter and hippocampus are qualitatively and quantitatively identified by immunofluorescence staining, transmission electronic microscopy, molecular biology and stereological analysis. Besides, in light of the protective effects of exercises on the cerebral functions, mice in the study are trained to swimming exercise, followed by cognition evaluations and neuron and myelinated fiber analysis in order to assess the improvement and protection by swimming exercises. The results will consummate the mechanism of BU/CY-induced cerebral complications during HSCT and provide experimental evidence for clinical rehabilitative management.

造血干细胞移植（HSCT）治疗常引起中枢神经系统并发症，其主要原因之一为大剂量预处理化疗药物，如白消安/环磷酰胺（BU/CY）造成的药物相关毒性反应，严重影响患者预后和生活质量；然而，BU/CY致大脑损伤的结构基础及机制尚不完全清楚。本项目拟首先建立大剂量BU/CY致大脑损伤的小鼠模型，通过行为学测试观察BU/CY对认知功能的损害，然后利用免疫荧光染色、透射电子显微镜技术、分子生物学检测及体视学分析定性、定量探讨BU/CY对大脑皮质、白质和海马神经元和/或有髓神经纤维的损伤。此外，鉴于运动训练对大脑功能的保护和促进作用，本研究还将给予模型小鼠以游泳训练干预，评价该干预手段对BU/CY所导致的认知功能、大脑神经元和/或有髓神经纤维损伤是否具有改善和保护作用。研究结果将进一步完善HSCT治疗过程中BU/CY预处理对大脑损伤的机制，并为临床寻找康复治疗方案提供实验依据。

造血干细胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）技术已被愈来愈多地应用于多种恶性肿瘤及良性疾病的治疗。但是，HSCT仍是一种高风险的治疗方法，有较高的移植相关并发症及死亡率。神经系统并发症是HSCT后常见的并发症之一，出现中枢神经系统并发症的患者通常预后较差，严重者甚可危及生命。在与HSCT后神经系统并发症的相关危险因素中，预处理药物相关性损伤是其中最主要且常见的原因。因此，本研究建立了同基因HSCT小鼠模型，以排除异基因HSCT引起的移植物抗宿主病的干扰，评估了单一化疗药物白消安/环磷酰胺（BU/CY）预处理方案对脑损伤的程度。研究结果发现：①分别运用测试动物空间记忆能力的Morris水迷宫实验（Morris water maze）和学习记忆能力的穿梭箱实验（shuttle box test）观察模型小鼠认知能力的改变，发现BU/CY预处理方案对上述脑功能并没有造成显著损害；②结合现代无偏体视学技术和组织化学方法，定量研究了与空间记忆和学习记忆能力密切相关的海马区域内神经元细胞的总数目，发现海马各个功能区（CA1、CA3和DG）内神经元细胞的数量均不存在显著性的改变。以上研究结果表明BU/CY预处理方案并没有减少海马神经元的数量，亦未造成模型小鼠空间记忆和学习记忆能力的显著性损伤，本研究结果为临床安全运用BU/CY预处理方案进行HSCT提供了重要的理论支撑。