II型大麻素受体激活在早产儿脑生发基质出血后神经修复作用的机制研究

Germinal Matrix Hemorrhage (GMH) is the most common neurological disease in preterm new born with high mortality and disability rate but no satisfactory therapy. Our previous study found that cannabinoid receptor2 (CB2R) selective agonist can significantly improve rat spatial memory following GMH but the underlined mechanism was still unknown. Latest research came up with the involvement of CX3CR1in phenotype transformation of microglia into type M2 (neuroprotective type). Based on the research status of CB2R, we hypothesize that up-regulation of CX3CR1was critical in CB2R conducted neuroprotective effect following GMH. With GMH model of rat postnatal day 7 (P7) and lentiviral transfection technology, we are going to elucidate the correlation of CB2R agonist and GMH induced neural circuit damage and the role of CX3CR1 pathway. Except for the newly mentioned “collateral neural circuit”, the program focused on the neurpretecitive effect of CB2R as a hot science topic home and abroad, which may confer a new therapeutic and prognosis strategy for GMH.

生发基质出血（GMH）是早产儿最常见的神经系统疾病,死、残率极高,且伴有严重的神经功能障碍，缺乏有效治疗。既往研究证实小胶质细胞在该疾病的发生发展过程中起关键的调控作用，但具体机制尚不清楚。课题组前期已证实内源性II型大麻素受体（CB2R）激活可显著改善新生大鼠GMH后脑积水，但其神经修复机制仍不明确,新近研究提示CX3CR1上调可促进保护型小胶质细胞（M2型）生成、促进神经修复。结合预实验结果,课题组提出假设： CB2R激活可上调GMH后CX3CR1表达,促进小胶质细胞形态转化以发挥神经修复效应。课题组拟通过体内外实验探讨：①GMH幼鼠脑小胶质细胞与血肿周围神经纤维束及神经元的联系；②CB2R激活是否上调小胶质细胞CX3CR1表达并修复中断的神经纤维束；③下调CX3CR1是否逆转CB2R的神经修复作用。本项目的实施可为早产儿GMH诱导的神经后遗症提供新的干预靶点及治疗措施。

背景及目的：本项目在前期证实选择性激动CB2R可改善GMH大鼠脑积水的基础上进一步探讨CB2R在GMH后发挥神经修复作用的机制， 为早产儿GMH诱导的神经后遗症提供新的干预靶点及治疗措施。该研究拟证实CB2R选择性激动剂（JWH133）是否能在GMH后增加CX3CR1阳性小胶质细胞数量，并上调脑源性神经营养因子（BDNF）释放，促进神经再生。主要研究内容：1.探讨 GMH 后大鼠脑小胶质细胞与神经纤维束及神经元的联系；2. 验证 CB2R 选择性激活是否上调小胶质细胞 CX3CR1，同时重塑血肿周围神经纤维束、促进海马神经干细胞增殖；3. 探讨 CX3CR1 下调后 CB2R 选择性激动剂的神经保护效应以及小胶质细胞形态与“侧枝神经环路”的关系。在CB2R选择性抑制或激活的基础上，幼鼠脑室内立体定向微量注射CX3CR1 shRNA(预先构建)。使用Brdu、M1小胶质细胞以及M2小胶质细胞特异性marker-CD68/CD206等检测不同干预后小胶质细胞形态变化。使用7.0T MRI-DTI检测CB2R激活后神经纤维束损伤程度，再使用免疫荧光以及Western Blot技术观察小胶质细胞与神经元前体细胞（Neuronal precursor cells, NPCs）的相互作用以及神经元前体细胞增殖等。主要结果及数据：在JWH133治疗GMH幼鼠的基础上，早期脑室内注射CX3CR1 shRNA以下调神经系统CX3CR1表达，发现JWH133能减少M1型(CD68)活化小胶质细胞的增殖，同时地增加M2型（CD206）小胶质细胞增殖，进一步发现JWH133通过增加小胶质细胞CX3CR1膜蛋白水平，促进小胶质下拨向M2形态转换，并释放大量神经营养因子，如脑源性神经营养因子（BDNF）、胰岛素样生长因子（IGF）等，促进GMH损伤的神经纤维束修复以及神经元前体细胞增殖、分化。科学意义：研究证实CB2R选择性激动剂促进M1小胶质细胞向M2形态转换，释放神经营养因子，促进损伤的神经系统修复。本研究证实CB2R激活是小胶质细胞在病理状态下自我调控机制启动的结果，如果人为加以干预，激活CB2R可达到抑制小胶质细胞激活诱导的神经炎症，同时调控小胶质细胞从细胞毒型向神经保护型转换。该研究为出血性脑卒中后继发炎症损伤提供新的研究思路，为新生儿脑出血及其并发症的临床救治提供新策略。