研究背景和目的脑血管疾病(cerebral vascular diseases, CVD)是一种常见的高致残致死率的临床疾病,是中国人口总体第三位死亡原因,也是所有血管性疾病的首位致死原因。其中在我国缺血性脑血管病(ischemic cerebralvascular disease, ICD)占脑血管疾病70%左右,在欧美国家比例则高达85%。脑血管病是致残率很高的疾病。据统计,在存活的脑血管病患者中,约有四分之三不同程度地丧失劳动能力,其中重度致残者约占40%。因此,积极预防和治疗脑缺血性脑血管病,降低脑缺血病的死亡率和重残率具有重大社会意义。目前,治疗ICD除了发病急性期3-6小时内的溶栓治疗外,尚没有更为有效的治疗措施。但由于溶栓治疗的严格时间窗限制,临床中符合治疗条件的病例即使在欧美发达国家占总病例的比例也非常低,因此,临床上大部分的脑缺血治疗方案为对症保守治疗,效果难以令人满意。近年,随着干细胞治疗在相关领域的进展,多种干细胞系被用于脑缺血疾病临床前研究,并且取得令人振奋的动物实验结果。越来越多的研究者积极推动这一研究成果向临床应用转化。目前,美国FDA批准的自体骨髓间充质干细胞移植治疗缺血性脑卒中的ⅠⅡ期临床试验已经完成,证明了自体骨髓间充质干细胞经静脉途径移植治疗脑缺血的可行性和安全性。但是,大量与临床治疗相关的问题仍没有得到解决,包括治疗病人的选择标准,治疗窗的选择,移植途径对治疗效果的影响,以及一些治疗机制的深入研究。移植途径的选择是临床研究很重要的一个部分。虽然目前临床前动物实验证明了通过血管内移植、脑实质或脑室立体定向移植骨髓间充质干细胞治疗脑缺血都起到了改善神经功能恢复的作用,但是最优的治疗途径是那一种仍然不清楚,因此在相同条件下模拟临床可能的移植途径,研究各种移植途径对干细胞治疗的影响的临床前实验研究有着重要的现实意义。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)是一种具有自我更新、高度增殖和多系分化能力的细胞群体,近几年,在脑缺血疾病的临床前期研究中颇受重视,本课题组也在前期的研究中证明其对大鼠脑缺血疾病治疗的安全性及有效性,并对骨髓间充质干细胞的治疗机制进行研究。在之前研究的基础上,本组研究选取急性期(模型后24h)采用经颈动脉、股静脉、脑实质、脑室、腰蛛网膜下腔途径人骨髓间充质干细胞治疗大鼠脑缺血疾病,观察研究各种移植途径对骨髓间充质干细胞迁移行为以及治疗效果的影响,选取最优的移植途径,为干细胞治疗脑缺血疾病在临床的应用提供实验依据。研究内容和方法拟建立大鼠大脑中动脉梗阻(middle cerebral atery occlusion, MCAO)脑缺血再灌注模型,采用颈动脉、股静脉、脑实质、脑室、腰蛛网膜下腔途径移植hBMSCs的方法进行动态研究。课题研究共分为两部分。第一部分：利用免疫组化／荧光技术、Western blot技术以及动物行为学评价体系研究经由不同途径移植人骨髓间充质干细胞(human bone marrow mesenchymal stem cells, hBMSCs)到脑缺血大鼠脑内的细胞的存活时间、迁移、分化特点,并且研究移植途径对骨髓间质干细胞治疗效果的影响。第二部分：采用颈动脉途径移植人骨髓间充质干细胞治疗大鼠脑缺血,观察干细胞治疗后梗塞灶周围血管新生以及脑灌注及脑代谢方面的变化,从功能学及影像学等方面探索BMSCs治疗缺血性脑卒中的机制和依据。研究结果1.人骨髓间充质干细胞治疗大鼠缺血性脑卒中有效,治疗效果与移植到梗塞灶周围的干细胞(2w)空间分布和数量相关。2.不同的细胞移植途径影响了干细胞在梗塞灶周围的分布模式和数量,进而影响了细胞移植的治疗效果。血管途径移植具有空间分布上的优势,而脑实质注射移植则具备了数量优势。3.急性期(造模后24h)经由不同途径移植人骨髓间充质干细胞(1×106)治疗大鼠缺血再灌注损伤效果比较：A组优于BCDE; C组优于BDE;B组优于DE；E组治疗早期有一定治疗效果,4w时与对照组差异不明显。4.经动脉途径移植hBMSCs能够在缺血再灌注大鼠脑内存活,细胞在移植后向梗死灶迁移,与梗塞灶周围血管关系密切。5.体内实验中表明hBMSCs在大鼠脑内能够向血管内皮分化。6.经动脉途径移植hBMSCs能够增加梗塞灶周围VEGF分泌,促进血管新生,改善梗塞灶周围血流灌注情况,增强局部脑组织代谢水平。结论BMSCs移植可以显著改善脑缺血大鼠神经功能的恢复；移植细胞在大鼠脑内可以向病灶周围迁移,但是细胞存活有一定时限性；BMSC在大鼠脑内可以表达与神经功能重塑相关的蛋白标记；不同的移植途径可以影响进入脑实质内干细胞的数量和空间分布模式,进而影响干细胞的治疗治疗效果；动脉途径显示出显著的优越性,而在此实验条件下,腰蛛网膜下腔途径移植间充质干细胞没有见到预想的结果。