以往对急性脑缺血的治疗研究主要是应用神经保护剂;然而,临床证明各种神经保护手段均显无效。促进缺血损伤区的血管新生和改善局部血流灌注以利于受损神经细胞的修复,将对脑缺血治疗提供一个崭新的思路。最新研究发现Netrin-1在血管新生中起着重要的导向因子作用。我们初步研究提示Netrin-1能促进的人大脑内皮细胞和血管平滑肌细胞的增殖,迁移和管状形成。它也能促进的正常成年小鼠大脑内毛细血管密度增加。本课题拟采用小鼠局灶性大脑中动脉栓塞为脑缺血模型,利用腺相关病毒转导技术,增高或抑制靶基因,进一步探索1)外源性给与Netrin-1对局灶性脑缺血小鼠脑梗塞体积和神经行为功能的影响,2)Netrin-1诱导的局部血管生成程度/局部脑血流量改变与脑梗塞体积/神经行为功能的相互关系,3) Netrin-1促进成年小鼠脑内血管新生的分子机制。本研究将为脑缺血性疾病的诊治提供理论基础和崭新的治疗途径。
Netrin-1;Cerebral Ischemia;angiogenesis;adeno-associated virus;gene therapy
缺血性脑卒中是严重威胁人类健康的疾病之一,虽然在过去几十年的研究中对缺氧缺血性脑损伤的机制及治疗方面已经有了比较深入的探索,但是,迄今为止仍然缺乏有效的治疗手段和干预措施。轴突生长诱向因子Netrin-1 (NT-1)是一种引导轴突迁移的层粘连蛋白相关蛋白,以往的研究表明其对神经系统的发育起着至关重要的作用。对神经血管网络的深入研究以及鉴于NT-1在结构上与内皮丝裂原的相似性,越来越多的研究认为NT-1可能也参与了血管网络的建立。但是NT-1在缺血性脑卒中中是否促进血管新生以及对神经功能的恢复是否有帮助尚不明确。在本项目中,我们通过腺相关病毒介导的基因治疗方法在脑内过表达Netrin-1蛋白,研究其对短暂性大脑中动脉缺血小鼠神经功能的恢复的作用以及对大脑缺血边缘区血管新生的促进作用及机制。我们利用腺相关病毒载体,通过脑立体定位注射入成年雄性CD-1小鼠左侧脑基底节实现NT-1过表达。定位注射7天后,行1小时短暂性大脑中动脉阻塞模型,再灌注7到28天。通过免疫组化的方法明确了NT-1 的定位表达,通过蛋白印迹方法半定量了NT-1的表达量。研究结果显示,通过AAV-NT-1载体的基因转染能增加NT-1在缺血侧的表达。AAV-NT-1载体基因转染的NT-1能在神经元和星形胶质细胞中表达,但不在内皮细胞中表达。转染AAV-NT-1的小鼠在短暂性大脑中动脉缺血后7天、14天和28天,与对照组相比,表面脑血流得到明显恢复;梗死体积明显减少, 行为学结果明显改善。Lectin染色法确认转染AAV-NT-1小鼠的脑缺血侧血管密度显著高于对照组。通过同步辐射X-射线影像学对实验小鼠进行了活体实时脑微血管灌注情况研究,证实了NT-1基因治疗组有显著的功能性血管新生。此外,NT-1基因治疗组的缺血边缘区少突胶质细胞前提细胞的数量相比对照组显著增多,提示NT-1对血管新生和神经再生可能具有双重的作用。本项目明确了1)外源性给予Netrin-1能够显著提高局灶性脑缺血小鼠的神经行为功能,降低脑梗死体积;2)神经行为功能的改善与血管新生的程度呈正相关;3)NT-1可能通过其受体DCC和UNC5H2发挥其促进血管新生的作用。本研究提出了通过促进血管生成改善缺血后局部脑血流,最终改善神经功能,为脑缺血研究提供了一个崭新的思路。研究结果发表在本领域的顶级杂志Stroke等期刊上,属国际前沿研究。