ASIC1a介导脑缺血后酸化抑制filopodia形成和神经干细胞迁移的机制研究

Ischemic brain injury remains a leading cause of death and disability. Research on the neurorestoration after ischemia is a hot field. Adult endogenous neural stem cells (eNSCs) located in the subventricular zone will be activated to migrate into the lesion site to repair the injury after ischemia. However, the underlying mechanisms remain largely unknown. Supported by the previous grant from national Natural Science Foundation of China, we showed that acid sensing ion channel (ASIC) subunit ASIC1a and ASIC2a are specifically expressed by eNSCs, forming funtional channel. Pharmacological and genetic data showed that acidification after ischemic stroke activates ASIC1a on eNSCs to impair their migrtion potential. To clarify the intrinsic molecular mechanisms involved in this process, we will employ morphorlogical, molecular biological, live cell imaging system and genetic approaches to disclose the underlying mechanisms mediating ASIC1a activation induced inhibition of eNSCs migration after ischemic stroke. We will focus on the molecular pathway in which ASIC1a activation activates RhoA, signaling to Myosin 10 and F-actin, to influence the filopodia and migration of eNSCs. This study will not only help to elucidate the mechanisms controlling the migration of eNSCs, but also provide evidence for the development of therapeutic strategy via enhancing eNSCs migration into ischemic area after ischemic stroke.

缺血性脑损伤致死致残率高，如何促进脑缺血后损伤修复是目前研究热点。成体内源性神经干细胞(endogenous neural stem cells, eNSCs)具有向伤灶迁移参与修复的能力，但调控机制不清楚。在前一国自然的支持下，我们发现eNSCs特异性表达酸敏感离子通道ASIC1a和2a亚基，并形成有功能的通道，应用药理和基因敲除等方法显示：脑缺血后微环境酸化通过激活ASIC1a抑制eNSCs的迁移。为深入阐明内在的分子机制，本项目拟采用形态学、分子生物学、活细胞动态观察、基因工具鼠等方法从细胞、脑片、动物模型等层次，系统研究ASIC1a介导脑缺血后酸化对eNSCs迁移的调控作用及机制，重点揭示“RhoA/Myo10/F-actin/filopodia”信号通路在其中的作用。通过本研究不仅利于深化对eNSCs迁移调控机制的认识，而且为研发促eNSCs参与损伤修复的策略提供科学依据。

缺血性脑卒中（cerebral ischemic stroke）是严重危害我国国民健康的重大慢性非传染性疾病，虽然组织纤溶酶原激活物（tissue plasminogen activator, tPA）溶栓和血管内机械取栓治疗是目前治疗缺血性脑卒中最有效的治疗方法，但治疗时间窗窄，95%以上患者难以及时接受有效治疗，而遗留不同程度神经功能障碍，如何促进损伤修复可能是脑缺血救治的重要突破口。干细胞是脑缺血患者潜在治疗方式，目前干细胞治疗方式包括移植外源性干细胞治疗和动员内源性神经干细胞参与损伤修复。病理条件下内源性神经干细胞可被激活，并向病变部位迁移，但最终能迁徙到达病灶并存活下来的细胞数量有限，原因可能和脑缺血后微环境酸化对神经干细胞的影响有关。我们的研究围绕脑缺血后微环境酸化对内源性神经干细胞的调控作用及机制研究进行了深入的研究。同时，结合生物材料研究进展，探索适合外源性NSCs移植的修饰方式，缓解缺血半暗带微环境酸化，创造利于内源性和外源性NSCs存活、迁移和定向分化的微环境，可能有助于脑缺血半暗带神经再生及血管再生，促进缺血性脑卒中动物模型的神经功能恢复。.主要研究内容结果及科学意义：1、阐明了脑缺血后微环境酸化通过ASIC1a/RhoA/F-actin 通路在脑缺血后微环境酸化调控eNSC 向伤灶迁移中的作用，即细胞外环境酸化通过激活 ASIC1a，调控 RhoA/F-actin通路，升高活性 RhoA 表达，减少丝状伪足形成，抑制其迁移；而 ASIC1a 敲除可在一定程度上改善这一抑制效应，促进运动功能改善。为临床提供新的干预靶点，有望为将来研发临床新治疗策略提供理论基础。2、结合生物材料研究进展，探索性应用LbL (VEGF)-NSCs 胶囊移植技术，研究其对缺血半暗带微环境酸化的缓解作用，创造利于内源性和外源性NSCs存活、迁移和定向分化的微环境，及临床新的治疗策略提供了重要依据。