运动训练调控脑梗死小鼠内源性神经干细胞行为及其机制的研究

运动障碍是脑卒中主要的残疾病征，运动训练是临床常用的康复治疗手段，其康复机理普遍认为与神经可塑性有关，但具体未明。我们观察到运动训练可促进脑梗死后室管膜下区内源性神经干细胞（NSCs）的增殖，相关研究提示SDF-1α/CXCR4可介导干细胞向脑梗死灶周围迁移。据此假设，运动训练引起神经可塑性的改变可能与SDF-1α/CXCR4通路介导的内源性NSCs激活有关。本研究以线栓法建立nestin-GFP转基因小鼠脑梗死模型，以GFP示踪干细胞行为，观察运动训练对神经功能的影响，通过活体成像、免疫荧光、western blot、RT-PCR等方法检测内源性NSCs的增殖、迁移、分化及SDF-1α/CXCR4表达的变化，并应用CXCR4特异性阻滞剂AMD3100介入进行前、后比较，深入、系统研究运动训练对脑梗死后内源性NSCs的影响及可能机制，研究结果对指导脑卒中康复治疗及优化康复策略具有重要意义。

本项目课题研究假设运动训练引起神经可塑性的改变与SDF-1α/CXCR4通路介导的内源性神经干细胞（NSCs）激活有关。本研究拟建立脑梗死大鼠运动训练模型，观察内源性NSCs的增殖、迁移、分化及SDF-1α/CXCR4表达的变化，深入、系统地研究运动训练对脑梗死后内源性NSCs的影响及可能机制。. 在第一年度的研究工作中，本研究通过建立SD大鼠永久性大脑中动脉闭塞模型，给予循序渐进的跑笼训练，观察了运动训练对脑梗死后大鼠神经功能、梗死边缘区突触超微结构和突触囊泡蛋白（SYN）的表达、内源性NSCs增殖水平以及SDF-1α/CXCR4基因表达水平的影响。结果发现：运动训练可（1）改善脑梗死大鼠的神经功能；（2）改善梗死边缘区皮质突触的超微结构以及上调SYN蛋白；（3）激活脑梗死大鼠侧脑室下区（SVZ）的NSCs；（4）上调梗死边缘区SDF-1α和CXCR4的表达，该信号通路可能介导其中。初步研究了运动训练改善神经功能的分子机制。. 在第二、三年度的研究工作中，我们采用Wistar大鼠建立大脑中动脉闭塞再灌注模型，运用SDF-1α/CXCR4通路的特异性阻断剂AMD3100，观察了运动训练对脑梗死后大鼠神经功能的影响、对NSCs增殖、迁移、分化的影响是否与SDF-1α/CXCR4通路有关，以及观察了运动训练对脑梗死后梗死边缘区细胞新生、凋亡和自噬的影响。结果发现：（1）加入AMD3100后能明显减弱运动训练对脑梗死大鼠神经功能的改善；（2）运动训练促进SVZ区域的内源性NSCs增殖、迁移和分化，加入阻断剂后能减弱增殖和迁移，而对分化无影响；（3）运动训练可上调脑梗死大鼠梗死边缘区SDF-1α、CXCR4的表达；（4）运动训练可促进细胞新生、抑制细胞凋亡和自噬以保护受损的神经功能。这一阶段试验证明了运动训练促进脑梗死大鼠神经功能恢复的机制与其上调SDF-1ɑ/CXCR4通路，进而促进SVZ的内源性NSCs的增殖和迁移有关。. 综上所述，本研究充分证明了运动训练对脑梗死大鼠神经可塑性的改变与SDF-1α/CXCR4通路介导的内源性神经干细胞（NSCs）激活有关。此研究结果对指导脑卒中康复治疗及优化康复策略具有重要意义。