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研究目的:前期实验研究发现,脑缺血后可以一定程度的刺激脑内内源性神经发生,参与缺血后的自发性修复,但是内源性神经发生并不能产生足够数量的成熟神经元和神经胶质细胞,因此对神经干细胞(NSCs)移植的关注与研究逐渐增多。课题组前期研究表明川芎嗪(TMP)对大脑中动脉阻塞(MCAO)模型大鼠神经发生及NSCs向缺血损伤区定向迁移有明显促进作用。SDF-1/CXCR4是经典的促进干细胞迁移的调控通路,Nrf2作为正性调节因子能够促进SDF-1的受体CXCR4的转录来促进骨髓干细胞迁移。本研究通过观察TMP联合移植NSCs对MCAO模型大鼠的干预作用,并基于干细胞生物学行为调控探讨TMP联合移植NSCs对缺血性脑卒中的作用机制。研究方法:使用线栓法建立大鼠MCAO模型,缺血后90min后再灌注。造模成功的大鼠按照神经功能评分随机分层分为模型组(Model)、川芎嗪(TMP)组、神经干细胞(NSCs)移植组、TMP联合NSCs移植组。同时设立伪手术(Sham)组做为对照。TMP及TMP+NSCs移植组术后次日进行腹腔注射给药TMP 40mg/kg,1次/d;NSCs移植组及TMP+NSCs移植组术后3天向缺血侧纹状体移植NSCs 3*107个/只。术后3d及取材前3d连续腹腔注射50 mg/kg BrdU。进行神经功能评分(mNSS)、肌力测验、网格行走、旷场实验及强迫游泳实验来考察TMP对大鼠神经功能和行动能力的改善;免疫荧光法检测 BrdU+、BrdU+/DCX+、BrdU+/NeuN+、BrdU+/GFAP+细胞分布情况观察NSCs的增殖、迁移、分化情况;PKH26+染色检测移植的NSCs的存活及迁移情况。Western blot检测SDF-1、CXCR4的蛋白表达及信号通路Nrf2、KEAP1、HO-1、NQO1的蛋白表达,实时荧光定量PCR检测CXCR4、SDF-1、VEGF和NGF基因的mRNA水平,研究NSCs发生迁移的作用机制。研究结果:1.TMP联合NSCs移植对MCAO模型大鼠神经修复效果评价:与伪手术组相比,缺血后MCAO模型大鼠体重、肌力、旷场行动能力明显下降,神经行为学评分显著升高,缺血病变对侧前肢错步指数升高,游泳静止时间变长,证明我们成功复制MCAO模型。TMP、NSCs移植、TMP+NSCs移植治疗后的大鼠神经功能行为学评分降低,肌力恢复,行动能力提升,错步指数下降,游泳时间增加,尤其以TMP+NSC移植组的治疗效果最佳。2.TMP联合NSCs移植对MCAO模型大鼠外源性NSCs存活、迁移和分化的影响:通过免疫荧光检测法观察到PKH26阳性的细胞,提示NSCs成功注射到纹状体并存活;而且除移植位点外,在附近也可以观察到PKH26阳性的细胞,提示存活的NSCs发生一定范围的迁移,且TMP+NSCs移植组迁移细胞数量更多、迁移距离更远。同时我们还检测了 PKH26分别与NeuN、GFAP双标的细胞,并没有发现双标阳性的细胞,提示移植到脑内的NSCs在目前检测范围内,未发现分化为神经元和星型胶质细胞。3.TMP联合NSCs移植对内源性NSCs增殖、迁移、分化的影响:缺血后,与伪手术组比较模型组 BrdU+、BrdU+/DCX+、BrdU+/NeuN+、BrdU+/GFAP+细胞数有所升高。与模型组相比,TMP、NSCs移植单独治疗以及两者联合组的BrdU+、BrdU+/DCX+、BrdU+/NeuN+、BrdU+/GFAP+细胞数均明显升高,且以联合治疗组最明显。4.TMP和NSCs移植对Nrf2/HO-1/CXCR4通路的影响:TMP组、NSCs移植组和TMP+NSCs移植组的CXCR4蛋白的表达均显著升高,同时三个治疗组Nrf2、HO-1、NQO1的蛋白表达上调、KEAP1蛋白表达降低。与模型组相比,TMP组、NSCs移植组和TMP+NSCs移植组可以上调SDF-1、CXCR4、VEGF、NGF基因。研究结论:1.TMP、NSCs移植以及TMP联合NSCs移植均可改善MCAO模型大鼠的神经行为学变化,尤以TMP联合NSCs移植作用最佳;2.提高移植到MCAO模型脑内NSCs的存活、迁移和分化,为TMP联合NSCs移植治疗MCAO模型大鼠的作用途径之一;3.促进脑区神经营养因子分泌,改善脑内微环境,并促进内源性NSCs增殖、迁移和分化,为TMP与联合NSCs移植对MCAO模型大鼠发挥神经保护的另一重要途径;4.激活Nrf2/HO-1/CXCR4通路,可能是TMP联合NSCs移植促进内源神经发生以及外源移植性NSCs存活、迁移和分化的部分作用机制。