CXCL12／CXCR7通路诱导祖细胞迁移和血管新生协同促进脊髓损伤修复

Abstract: Based on the foundation on the our study of cell polarization, migration and differentiation of endogenous neural stem cells in central nerve system, the project will work on the mechanism of cell activation/differentiation, restoration of neurovascular units and neural repair with stimulation of CXCL12 or TC14012, an specific agonist of receptor CXCR7. The study will reveal that CXCL12/CXCR7/Arrestin-2/Rac1 pathway directly induces cell migration, tube formation and neurovascular restoration in neural inflammative environment during acute spinal cord injury with the higher expression of CXCR7. The hypothesis is also confirmed by using CXCR7 knockout mice. The project will strongly suggest that CXCL12/TC14012 are both activators of neurovascular units and enhance neural regeneration and clinical neural rehabilitation. The TC14012 may be a potential candidate of drug development.

本课题以申请人近年来在神经祖细胞生存和迁移的研究进展为基础，探讨重要趋化因子CXCL12诱导神经祖细胞迁移和血管新生，进而促进神经修复的过程和机制。研究将揭示CXCL12/CXCR7/Arrestin-2/Rac1通路对内皮细胞／神经祖细胞的协同诱导作用，以及潜在调控神经血管单元的功能重建作用。本课题也将提示在微环境炎症状态下CXCR7高表达的病理生理意义和优势作用。研究也将对CXCR7敲除动物的细胞行为进行分析，从而进一步地阐明CXCR7促进神经和血管再生的独立作用。课题最终将明确CXCL12或CXCR7激动剂TC14012对神经修复和功能康复的正性作用，为神经康复的神经调节治疗提供新的策略提供依据。

在神经系统缺血或损伤后的修复过程中，内源性的神经再生和血管新生发挥着重要的作用。脊髓损伤后，炎症微环境对修复过程的负面影响不利于神经修复，特别是脊髓损伤区对血供和血液循环有更高的要求。因此，如何协同促进和维护损伤神经组织及其周围的血管再生，建立或重建神经血管单元，是神经修复的重要环节。本课题以申请人近年来研究 CXCL12/CXCR4/CXCR7 在损伤微环境状态下的信号通路及对神经祖细胞生存和迁移的影响为基础，探讨重要趋化因子CXCL12诱导神经祖细胞迁移和血管新生，进而促进神经修复的过程和机制。研究揭示CXCL12/CXCR7/Arrestin-2/Rac1通路对内皮细胞／神经祖细胞的协同诱导作用，以及潜在调控神经血管单元的功能重建作用。本课题也揭示在微环境炎症状态下CXCR7高表达的病理生理意义和优势作用。研究也对CXCR7敲除动物的细胞行为进行分析，从而进一步地阐明CXCR7促进神经和血管再生的独立作用。课题验证CXCL12或CXCR7激动剂TC14012对神经修复和功能康复的正性作用，为神经康复的神经调节治疗提供新的策略。. 本课题体外实验成功提取大鼠骨间充质干细胞（BMSC）及外泌体（Exosome），并进行外泌体的鉴定，构建BMSC-Exo与内皮细胞（EC）共培养模型，并用病毒转染方式构建CXCR4过表达的BMSC-Exo（ExoCXCR4），ExoCXCR4促进内皮细胞的增殖、迁移和管腔形成，减轻炎症微环境的细胞凋亡。此外，成功提取鼠源神经祖细胞（NPC）构建和内皮细胞（EC）外泌体共培养模型，EC-Exo 具有促进 NPC 增殖、凋亡和抑制细胞凋亡的作用。用TC14012直接激活CXCR7后，可以直接激活人脐静脉内皮细胞管腔形成，并与TC14012浓度正相关。体内实验用TC14012直接激活CXCR7后，可以直接激活小鼠体内血管新生。因此，探索脊髓炎性微环境如何调控细胞间通讯，激活NPC继而促进NVU的形成与重建，具有创新性、可行性，重要科学意义和潜在应用临床价值。