基于神经干细胞巢调控的中药促进脑损伤修复的机制研究

The neural stem cell niche microenvironment formed by special support cells and the extracellular matrix in the regulation of neural stem cell fate. Cerebral ischemia under hypoxic conditions, proliferation, migration and differentiation of neural stem cells depends on various cellular components nest repair and reconstruction of functional networks. Intracellular hypoxia adaptive response key nuclear transcription factor hypoxia-inducible factor (HIF), start downstream more than the expression of the target gene (VEGF), maintain hypoxic state of homeostasis. Study reported notoginseng Chinese medicine and its active ingredients to maintain the survival of neural stem cells, promoting their proliferation and differentiation, but lack of information on the study of the mechanism of action. Task Force on the basis of the preliminary work contemplated separation cultured neural stem cells nested within the main cell components of lentivirus transfer dye of screening and amplification of the HIF-1a gene knock in addition to the neural stem cells, the establishment of neural stem cells and microvascular endothelial cells and Star astrocyte cell co-culture model of the analog neural stem cell niche, pathological damage of oxygen and glucose deprivation (OGD) cell model of cerebral ischemia and hypoxia; cerebral ischemia model of middle cerebral artery occlusion (MCAO) in vivo studies to small mouse model and exogenous NSCs transplantation; study traditional Chinese medicine by HIF-1a-VEGF pathway mode autocrine and paracrine regulation of neurogenesis cascade repair mechanism to promote brain structure and function.

神经干细胞巢是由特殊的支持细胞和调控神经干细胞（NSCs）命运的细胞外基质共同形成的微环境。脑缺血缺氧条件下，有效的NSCs的增殖、迁移和分化有赖于巢内各种细胞成分的修复和新的功能网络的重建。缺氧诱导因子（HIF）是细胞内缺氧适应性反应的关键核转录因子，启动下游多个目的基因（VEGF）的表达，维持缺氧状态下的内环境稳定。课题组在前期工作的基础上，拟分离培养神经干细胞巢内的主要细胞成分，通过lentivirus转染的方法筛选和扩增HIF-1a基因敲除的NSCs，建立神NSCs与微血管内皮细胞和星形胶质细胞共培养的细胞模型模拟神经干细胞巢，采用氧糖剥夺（OGD）细胞模型模拟脑缺血缺氧的病理损害；在体研究以大脑中动脉阻塞模型（MCAO）为脑缺血小鼠模型和外源性NSCs移植；研究中药及其有效成分通过HIF-1a-VEGF通路，以自分泌和旁分泌的模式调控神经发生，促进脑结构和功能修复的级联反应机制。

本研究中，离体部分研究补气中药有效成分通过HIF-1a-VEGF 通路，以自分泌和旁分泌的形式调控缺血缺氧后后神经干细胞的增殖和分化作用。研究表明，补气中药有效成分人参皂苷、黄芪甲苷、麦冬皂苷D通过调控神经干细胞巢，通过调控HIF-1a-VEGF 通路，以自分泌和旁分泌的形式调控缺血缺氧后神经干细胞的增殖和分化的作用，研究表明，补气中药有效成分人参皂苷、黄芪甲苷、麦冬皂苷D能够分别作用于神经干细胞巢内的星形胶质细胞和脑微血管内皮细胞，通过调控HIF-1α-VEGF信号通路，促进HIF-1α的表达以及VEGF的合成分泌增加，以自分泌和旁分泌的形式，促进缺血/再灌注后NSCs存活、增殖，并且诱导NSCs分化为神经元和星形胶质细胞的祖细胞。. 在体研究补气中药有效成分对神经干细胞的神经保护作用，分别从炎症调节的角度，评价神经干细胞异体移植和人参皂苷对缺血性脑中风的疗效，探讨HIF-1α在新生小鼠大脑室管膜下区缺氧缺血后神经发生中的作用，观察去大鼠皮层血管损伤促进侧脑室室管膜下层神经干细胞增殖、分化的新生细胞的迁移路，观察去大脑皮层血管对成年大鼠侧脑室室管膜下层不同水平BrdU、Vimentin及bFGF阳性细胞表达的影响。研究表明神经干细胞异体移植和人参皂苷二者可通过调节炎性标志物水平发挥协同抗脑缺血作用，HIF-1α和VEGF促进新生小鼠缺氧和缺血后脑内SVZ神经干细胞增殖、分化，去皮层血管血管损伤可引起脑内bFGF水平上调，诱导大鼠脑内侧脑室室管膜细胞的增殖，促进SVZ神经干细胞增殖、分化，去皮层血管后SVZ的PCNA、Vimentin、GFAP阳性细胞进入胼胝体，并形成明显的迁移流，并向皮层损伤部位弥散。 . 研究结果表明，HIF-1a-VEGF通路是缺血缺氧后神经干细胞巢结构修复和网络重构的关键调控机制，HIF-1a-VEGF通路是通过自分泌和旁分泌的形式调控缺血缺氧后神经干细胞巢，以维持神经干细胞的存活，自我复制，迁移和分化的潜能，中药有效成份通过HIF-1a-VEGF通路调控中风后损伤的神经干细胞巢，维持神经干细胞生存微环境的稳定，从而启动和促进脑损伤结构和功能的修复，发挥其中风后的神经保护作用的机制。