Wnt信号通路在缺血性脑损伤后内源性修复中的作用

缺氧缺血性脑损伤会导致程度不等的神经功能障碍。如何修复损伤的神经元，恢复神经功能，已成为神经科学研究的重点。.通过启动内源性修复，激活自体干细胞增殖、迁移、分化和整合，修复损伤神经元，在缺氧缺血性脑损伤类疾病的治疗中有着巨大的潜力。本项目采用神经干细胞的培养和代表性的局灶性脑缺血模型，利用免疫组化技术、Western-blot、RT-PCR和一些列功能学试验，从体外、在体和功能三方面，观察内源性神经干细胞增殖、迁移、分化和Wnt信号通路上、下游基因表达，研究Wnt/β-catenin 信号通路在内源性修复中的作用，并采用关键酶抑制剂或RNAi阻断该信号通路，验证其在内源性修复过程中的调节作用。.从而阐明Wnt/β-catenin信号通路在缺氧缺血性脑损伤内源性修复中的作用，为下一步膜作用位点的确定奠定基础，并为缺氧缺血性脑损伤类疾病神经功能修复和重建提供理论依据。

NSCs作为细胞移植、基因治疗的理想材料和载体，在中枢神经系统损伤性疾病的治疗中已展现良好的前景。在NSCs发生及发育的不同时期和不同阶段，Wnt/β-catenin信号通路，与其他各种信号分子及调节机制密切协调和配合，以复杂的时空形式发挥了重要作用。实验研究发现脑缺血缺氧损伤可以促进SVZ和DG神经干细胞增殖。本项目研究中，主要探索缺氧条件下缺氧诱导因子是否通过调节wnt信号通路促进神经干细胞增殖。首先观察脑缺血损伤后SVZ区神经干细胞增殖和分化情况，检测wnt通路中关键分子和下游靶基因表达，发现损伤后干细胞增殖和wnt通路的激活密切相关，在缺血损伤后两周内干细胞的增殖和β-catenin的表达呈同步趋势，同时下游靶基因（调节细胞增殖的周期蛋白cyclinD1）的表达也表现为同步增加趋势。当阻断/激动wnt信号通路，发现SVZ的干细胞增殖能力下降或增强，结果提示脑缺血缺氧损伤后SVZ神经干细胞的增殖可以通过wnt信号通路的激活而实现。为了进一步研究,我们从成体大鼠SVZ成功分离和培养出有自我更新和分化能力的神经干细胞，并在缺氧条件下检测了几种主要wnt基因和通路相关分子的表达，发现短时间适度的缺氧不仅可以促进神经干细胞增殖，而且wnt通路中其wnt蛋白分子和通路中关键分子 β-catenin也高表达，同时通路下游靶基因Cyclin D1也高表达。采用RNA干扰技术，沉默HIF-1α基因表达，检测细胞增殖能力，发现细胞增殖能力低于基因未干扰组；同时检测wnt通路相关分子，发现 β-catenin在核内的表达也降低，下游靶基因表达降低。我们发现脑缺血损伤时SVZ区域因缺血，局部氧浓度较低，低氧促使细胞应激表达缺氧诱导因子，而缺氧诱导因子通过稳定β-catenin在细胞内的聚集，并促进β-catenin核转位，与转录因子结合，通过周期蛋白 cyclin D1基因的转录表达,启动细胞增殖信号，促进神经干细胞的增殖。本研究的意义在于：缺血缺氧损伤虽然导致大量神经元的丧失，但脑内神经干细胞却因缺氧而可以增殖，迁移并分化为功能神经元，起到一定的替代作用。但是增殖和迁移分化的细胞数量有限，需要通过一定途径激活更多细胞增殖分化，根据研究结果提示我们可以开发针对缺氧诱导因子调控的相关药物，或针对增殖信号途径调控的药物，通过促进更多神经干细胞增殖分化，从而起到修复损伤功能的作用。