PDGFR-β信号系统在神经干细胞移植治疗脑缺血中的作用机制研究

How to effectively use neural stem cells (NSCs) transplantation to promote functional recovery after cerebral ischemia is one of the hottest topics in the field of ischemic stroke. Recently, we developed neural-tissue specific PDGFR-β knockout mice, and demonstrated the crucial roles of PDGFR-β signaling in self-renewal and multipotency of NSCs in vitro study, using primary culture system in subventricular zone(Xu et al., Neuroscience, 2013). Furthermore, PDGFR-β are widely expressed in C type cells in SVZ of adult mice, and involved in neuroprotection under NMDA-induced excitotoxicity. To this end, we hypothesize that PDGFR-β signalling may play a critical role in the underlying regulation mechanism of NSCs transplantation and endogenous NSCs activation. In this study, we further investigated the roles of PDGFR-β signaling in NSC grafts survival, neural differentiation, synaptogenesis, neurotrophic factor release, and self-renewal of endogenous NSCs after ischemic stroke, using experimentally- induced reperfusion ischemic mouse model in vivo and the NSC primary culture model in vitro. To the best of our knowledge, this study is firstly concerned with the role PDGFR-β signal in the modification of NSC grafting and endogenous NSCs after cerebral ischemia. Our study will be expected to provide a novel and basic evidence for NSCs transplantation in patients with ischemic stroke in the clinical practice.

如何有效利用神经干细胞（NSCs）移植促进脑缺血恢复期神经功能恢复仍是目前缺血性脑卒中研究的热点。近年，本科研小组研制开发了神经组织特异性PDGFR-β基因敲除小鼠，并对其脑室下带NSCs进行原代培养，证实PDGFR-β信号可能参与NSCs的自我更新和多向分化。体内试验已证实PDGFR-β普遍表达于成体鼠SVZ的C细胞，显示其对NDDA诱导的细胞毒性有神经保护作用。因此，我们假设在缺血性脑卒中后，PDGFR-β信号系统可能参与外源性NSCs移植与内源性NSCs激活的调节机制。本项目利用脑缺血再灌模型和体外NSCs原代培养、移植技术，分析PDGFR-β信号在脑缺血后NSCs 移植的细胞存活、神经分化、突触形成、营养因子分泌及内源性神经新生等方面的调节作用机制。该项目首次系统的对PDGFR-β信号系统在脑缺血后NSCs移植中的作用机制进行研究，必将为缺血性脑卒中的临床防治提供有价值的临床依据.

如何有效利用神经干/前驱细胞（NSPCs）移植促进脑缺血恢复期神经功能恢复仍是目前缺血性脑卒中研究的热点。目前已研究证明血小板源性生长因子受体-β （PDGFR-β）信号有利于脑缺血后的内源性组织修复和机体的功能恢复，而其在NSPCs移植中的作用机制仍不明确。.我们首先利用Cre/LoxP系统建立PDGFR-β神经组织特异性基因敲除小鼠(Nestin-KO)，并对其生后1天小鼠的侧脑室下区（SVZ）中NSPCs进行原代培养。结果显示Nestin-KO NSPCs的干细胞活性，如第二代神经球的数目、直径、细胞增殖、细胞生存率等指标均明显减少，神经元分化能力明显下降（徐桂华，中华神经科杂志，2015）。证明PDGFR-β信号系统在NSPCs自我更新、增殖、多向分化方面起重要作用。因此，提示激活NSPCs中PDGFR-β信号途径，可能成为今后神经系统疾病细胞替代疗法又一新的治疗策略。.为进一步阐明PDGFR-β信号系统在脑缺血后NSPCs移植中的作用机制，我们利用Nestin-KO小鼠制作大脑中动脉脑缺血再灌注模型，成功移植了原代培养的生后1天小鼠SVZ区神经干细胞。.研究发现，缺血后，与PBS对照组相比，Nestin-KO小鼠：1）脑梗死体积增加，神经功能缺损明显；2）SVZ区的新生神经前驱细胞明显减少；3）神经原性因子，如神经丝、突触蛋白、脑源性神经营养因子蛋白表达水平明显下降；4）SVZ区中神经元退行性变、坏死以及突触变性明显。.缺血后，与PBS对照组相比，NSPCs移植组小鼠：1）脑梗死体积缩小，神经功能缺损恢复明显；2）SVZ区的新生神经前驱细胞明显增加；3）神经原性因子，如神经丝、突触蛋白、脑源性神经营养因子蛋白表达水平明显增加；4）SVZ区中神经元退行性变、坏死以及突触变性恢复明显。.上述结果阐明了PDGFR-β信号对于外源性NSPCs移植治疗脑缺血后的神经功能恢复有重要作用，为今后缺血性脑卒中的细胞替代治疗提供新型靶点及有价值的理论依据。