MnSOD缺陷引起的内皮祖细胞功能障碍加重小鼠脑缺血损伤

目前脑卒中的治疗依然是个世界性难题，探索新治疗方法有现实的意义。锰超氧化物歧化酶(MnSOD)基因敲除可加重小鼠的脑缺血损伤，但其机制尚不很明确。脑缺血损伤的严重程度与血管新生有关，而血管新生与内皮祖细胞(EPC)的数量和功能密切相关。我们发现MnSOD基因敲除小鼠EPC的数量和功能均出现异常。基于此，我们推测：MnSOD缺陷导致小鼠的EPC数量和/或功能受损，从而加重小鼠的脑缺血损伤。本项目拟通过下列实验来验证该假设：确定MnSOD缺陷加重脑缺血损伤与其导致EPC数量和/或功能损害的关系；阐明MnSOD缺陷导致外周血中EPC数量减少的机制；阐明MnSOD缺陷导致EPC功能受损的机制；研究EPC移植对脑缺血损伤的治疗作用。临床研究证实，外周血中EPC数量高的脑卒中患者预后比较好，EPC可作为治疗心脑血管疾病的新靶点，所以本项目的研究有可能为脑卒中等心脑血管系统疾病的治疗提供新的思路和途径。

目前脑卒中的治疗依然是个世界性难题，探索新治疗方法有现实的意义。锰超氧化物歧化酶(MnSOD)基因敲除可加重小鼠的脑缺血损伤，但其机制尚不很明确。本项目研究发现：1）与野生型动物比较，MnSOD缺陷小鼠脑缺血损伤和神经行为学症状均明显加重（术后1、7天），其外周血中EPC数量减少，EPC功能明显降低；这提示，MnSOD缺陷加重小鼠脑缺血损伤可能与其导致的EPC功能受损和外周血EPC数量降低有关。2）MnSOD缺陷小鼠外周血EPC中氧自由基水平明显升高，凋亡细胞比例增加；脑缺血手术对MnSOD缺陷小鼠EPC的动员作用明显弱于野生型动物；MnSOD缺陷小鼠EPC中与细胞动员密切相关的NO水平明显降低；这提示，MnSOD缺陷小鼠外周血EPC数量减少可能部分与其凋亡数量增加、动员能力受损有关。3）与野生型小鼠比较，MnSOD缺陷小鼠EPC中氧自由基水平升高、NO水平降低、内源性血管新生抑制因子TSP-1表达增加；两种体外干预手段（转入表达MnSOD基因和加入BH4）均可在一定程度上逆转这些变化，并改善MnSOD缺陷EPC的功能；这提示，MnSOD缺陷小鼠EPC功能受损可能与其氧自由基水平升高、NO水平降低及TSP-1水平升高有关。4）野生型小鼠EPC移植治疗可明显改善野生型小鼠的脑缺血损伤，也可以降低MnSOD缺陷小鼠的脑梗死体积，但其疗效明显降低；与野生型小鼠相比，MnSOD缺陷小鼠脑中VEGF的表达水平明显降低；与野生型小鼠EPC比较，MnSOD缺陷小鼠EPC移植治疗对脑缺血损伤的治疗作用和对脑缺血区血管新生的促进作用均显著降低，BH4体外干预可显著增强其作用；这提示，EPC移植治疗可改善小鼠脑缺血损伤，接受治疗者体内MnSOD表达缺陷可明显减弱其治疗效果，这可能部分与其脑部VEGF水平降低有关；MnSOD缺陷小鼠EPC对脑缺血损伤的治疗作用弱于野生型小鼠EPC，BH4体外干预可显著增强其治疗作用。综上所述， MnSOD基因缺陷加重小鼠脑缺血损伤可能与其导致的EPC功能受损和外周血EPC数量降低有关；MnSOD缺陷小鼠外周血EPC数量减少可能部分与其凋亡数量增加和动员能力降低有关；MnSOD缺陷小鼠EPC功能受损可能与其氧自由基水平升高、NO水平降低和TSP-1表达水平升高有关；BH4体外干预可显著增强MnSOD缺陷小鼠EPC对脑缺血损伤的治疗作用。