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第一部分 胎鼠神经干细胞的分离培养、慢病毒感染以及移植前的鉴定实验目的:神经干细胞(neural stem cell,NSCs)移植在治疗放射性认知功能障碍方面具有极大潜力。分离和培养神经干细胞是进行移植治疗的基础。使用携带脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)基因的慢病毒感染,使之过表达脑源性神经营养因子,从而为后续研究做准备。材料和方法:取胎龄14至15天的Sprague Dawley胎鼠脑皮质部位的神经干细胞进行培养,之后使用携带绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)和BDNF基因的慢病毒感染细胞。使用巢蛋白(nestin)免疫荧光染色技术对所培养的神经干细胞进行鉴定。结果:分离培养的神经干细胞在两种慢病毒(GFP-lentivirus、GFP-BDNF-lentivirus)感染后被GFP成功标记。且被GFP-BDNF-lentivirus感染的神经干细胞内BDNF蛋白表达含量明显升高。这些神经干细胞球nestin免疫荧光染色结果为阳性。结论:使用GFP-BDNF-lentivirus感染细胞后可成功获得过表达BDNF的神经干细胞,这为下一部分实验做好了准备。第二部分 神经干细胞移植后迁移、分化以及向神经环路整合情况的研究实验目的:由移植的神经干细胞分化而来的神经元能在何种程度上整合入海马原有神经环路尚不清楚。本部分研究中将探讨辐射暴露后大鼠海马内微环境的改变是否会对移植的过表达BDNF的神经干细胞的迁移、分化以及向神经环路的整合产生影响。材料和方法:1)给予大鼠单次全脑照射20Gy 4周后,将过表达BDNF的神经干细胞移植入大鼠海马内,观察移植的神经干细胞的迁移和分化情况。2)给予大鼠单次全脑照射20Gy 4周后,将辅助用慢病毒感染后的神经干细胞移植入大鼠海马内。在移植后第10天,向大鼠左侧海马内注射狂犬病毒进行跨单突触逆向示踪,评估移植的神经细胞向原有神经环路的整合情况。对照组为未受射线照射的移植组。结果:1)对照组大鼠海马内内移植的GFP-NSCs迁移并定植于齿状回颗粒细胞下层;全脑照射组大鼠海马内移植的GFP-BDNF-NSCs部分可迁移定植于颗粒细胞下层;全脑照射组大鼠海马内移植的GFP-NSCs散在分布于海马内,且GFAP+细胞比例明显高于其余两组。2)BDNF-NSCs移植入全脑照射组大鼠海马内后可与原有神经环路建立突触联系,其整合效率明显高于R+GFP-NSCs组。结论:过表达BDNF的神经干细胞移植入全脑辐射暴露大鼠海马内后可迁移定植于颗粒细胞下层,且可与原有神经环路建立突触联系。第三部分神经干细胞移植后大鼠认知功能及海马微环境变化情况的研究实验目的:神经干细胞移植后与宿主的微环境之间存在相互作用。本部分研究中将探讨向辐射暴露后的大鼠脑内移植的BDNF-NSCs对海马微环境的影响。同时将检测神经干细胞移植后大鼠认知功能的改变情况。材料和方法:1)给予大鼠单次全脑照射20Gy 4周后,将过表达BDNF的神经干细胞移植入大鼠海马内,检测移植后大鼠海马内BDNF、神经生长因子(nerve growth factor,NGF)及胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)表达水平和活化的小胶质细胞的数量;2)给予大鼠单次全脑照射20Gy 4周后,将过表达BDNF的神经干细胞移植入大鼠海马内,使用Morris水迷宫实验检测移植后大鼠认知功能的改变情况。结果:与单纯全脑照射组相比,R+GFP-BDNF-NSCs组大鼠海马内BDNF、NGF表达水平明显升高,活化的小胶质细胞的数量未见明显减少。神经干细胞移植后大鼠的认知功能未见显著改善。结论:过表达BDNF的神经干细胞移植入全脑辐射暴露大鼠海马内后可提高海马内营养因子的表达水平,但未能显著改善大鼠的认知功能。