神经干细胞磷脂膜微囊化促进细胞存活在脑梗死后神经修复中的作用及机制

Neural stem cell transplantation hold promise for the neural repair of ischemic stroke, but the survival of stem cell after transplantation remains a problem, which needs to be solved urgently. It has been found that alginate-based microcapsules for cell microencapsulation promote cell survival, but the mechanism is not clear. Besides the microcapsule material is extracted from brown algae and actinomycetes, which is not an ideal material for the repair of brain injury. Lipid is widely distributed in the brain, which has good tissue compatibility, therefore we tried to construct a new type of biodegradable lipid microcapsule, and found that under the condition of oxygen glucose deprivation, the autophagy marker LC3-II/LC3-I increased in the microencapsulated neural stem cells, meanwhile cell survival improved. The results strongly suggested that the lipid microcapsule might induce autophagy, which finally promoted cell survival. Transplantation of microencapsulated neural stem cells is expected to be used for the neural repair of ischemic stroke. Therefore, we will try to design a new kind of biodegradable lipid microcapsule, and study the effect and mechanism of microencapsulation on the survival of neural stem cells after oxygen glucose deprivation. Meanwhile we also plan to observe the effect of lipid microencapsulated neural stem cells transplantation on the neuron regeneration of ischemic stroke. This study can reveal the mechanism of tissue engineering microencapsulation on the cell survival, and provide new ideas for neuron regeneration after ischemic stroke. Meanwhile this study may also provide new theoretical basis for further research in the field of tissue engineering microcapsules.

神经干细胞移植在脑梗死神经修复中具有良好应用前景，但移植后细胞存活率低是急需解决的关键问题。已有研究发现以海藻酸盐类微囊为载体包裹细胞进行移植利于细胞存活，但具体机制不清，且由于微囊材料提取自褐藻、放线菌，不是用于脑梗死神经修复的理想材料。磷脂在脑组织中分布广，与脑组织的相容性、整合性较好，故我们尝试构建了新型可降解磷脂膜微囊，并发现氧糖剥夺条件下，微囊内的神经干细胞自噬标志物LC3-II/LC3-I比值升高，细胞存活得到改善，强烈提示磷脂膜微囊化可能通过诱导自噬促进存活，移植微囊化的神经干细胞则有望用于脑梗死后神经修复。为此本项目拟构建一种新型可降解磷脂膜微囊，研究缺血缺氧时磷脂膜微囊化对神经干细胞存活的作用及机制，并观察移植微囊化的神经干细胞对脑梗死神经修复的效果。该研究可揭示组织工程微囊影响细胞存活的机制，为脑梗死神经修复提供新思路，也为组织工程微囊领域的深入研究提供新的理论依据。

神经干细胞移植在脑梗死神经修复中具有良好应用前景，但目前治疗效果欠佳，这主要是因为只有<5%的移植细胞能存活并发挥作用。组织工程微囊可能是神经干细胞移植的良好载体，然而目前的微囊还不能完全满足神经干细胞移植后的存活要求。在本项目研究中，我们设计了一种新型“两步法”的构建策略用于制备磷脂-海藻酸钠微囊化的神经干细胞。并通过CCK8试验、LDH释放试验和流式细胞分析等证实了氧糖剥夺条件下，磷脂-海藻酸钠微囊化对神经干细胞的保护作用。进一步的，我们通过检测P62、LC3-I和LC3-II等自噬相关的标志物，以及通过GFP-mRFP-LC3串联荧光标签检测自噬流的变化，研究了促存活作用的机制。最后，通过构建大脑中动脉闭塞(MCAO)模型，我们利用在体实验研究了磷脂-海藻酸钠微囊是否可用作神经干细胞的载体并用于缺血性卒中的治疗。研究结果证实，与对照组和传统海藻酸钠微囊相比，磷脂-海藻酸钠微囊对缺血缺氧条件下神经干细胞的移植具有更好的保护作用。相关结果表明磷脂-海藻酸钠微囊不仅仅为移植的神经干细胞提供了一个“物理保护屏障”，而且还改变了P62和LC3-II等自噬标记物的表达，增强了自噬流，最终促进了移植细胞存活。动物实验结果证实，该微囊可有效减少移植神经干细胞凋亡、减少梗死体积、减轻脑水肿、改善神经功能缺损评分，最终提高小鼠的长期生存率。本研究结果为干细胞移植提供了一种新的途径，为神经干细胞移植用于治疗缺血性中风、创伤性脑损伤等疾病提供了新的思路和手段。同时也为组织工程微囊领域的深入研究提供了新的理论依据。