突变型HIF-1a修饰MSC上调SDF-1分泌促进内源性CXCR4+神经干细胞向脑缺血损伤区迁移的机制研究

成体脑神经干细胞(NSC)在脑缺血损伤时被激活并向缺血损伤区迁移、分化的潜能，为脑缺血受损神经元的修复带来希望,但内源性神经干细胞自我再生能力不足且迁移机制不清。前期研究发现，将MSC移植入大鼠脑缺血模型后神经干细胞被激活、迁移的数量增多且与缺血区HIF-1（缺氧诱导因子-1）及靶基因SDF-1（基质衍生因子-1）的表达水平呈正相关。本研究拟通过慢病毒载体介导突变型HIF-1a转染MSC，利用MSC趋化性和分泌SDF-1,促进CXCR4+NSC向脑缺血损伤区域迁移，荧光双染检测神经干细胞体内迁移情况、Western-blot、 RT-PCR检测HIF-1和SDF-1的mRNA及蛋白表达水平，及神经功能恢复水平，阐明脑缺血损伤时HIF-1、SDF-1/CXCR4轴在介导神经干细胞迁移中的作用，探讨PI3K/AKT 和/或MEK/ERK通路的作用,为修复脑缺血损伤提供新的途径。

缺血性脑卒中是一种常见的脑血管性疾病，致残致死率高。缺血性脑卒中的治疗目标是挽救缺血半暗带濒临死亡的神经元和促进损伤后神经功能的恢复。大量报道显示骨髓基质干细胞在脑缺血损伤中能显著促进神经功能的修复。. HIF-1是低氧反应的一个重要的核转录调节因子，可诱导下游多种靶基因表达，在脑缺血损伤后的神经功能修复中起重要的作用。本课题组将HIF-1α的564、803位点进行定点突变，构建HIF-1α慢病毒基因载体，使HIF-1α在常氧状态下得到稳定表达。将HIF-1α突变体病毒感染骨髓间充质干细胞（BMSCs）后，细胞实验发现其分泌VEGF、SDF-1、EPO等多重营养因子能力增强，并能抑制神经细胞的凋亡,促进神经细胞的存活，其机制部分与PI3K/AKT/FoxO1通路激活有关。动物实验显示，BMSCs-mHIF-1α能透过血脑屏障进入缺血损伤区域，抑制神经细胞的凋亡，促进内源性的神经干细胞向缺血损伤区域迁移，显著减少脑缺血脑梗死面积及促进神经功能恢复。综合结果显示，稳定表达突变型HIF-1α的BMSCs能促进神经细胞的迁移、减少神经细胞的凋亡，促进脑缺血损伤的功能修复。部分结果在2012年的Stem Cell and Development（IF: 4.459）杂志发表。. 针对前期HIF-1α病毒载体构建及转染过程复杂、携带能力有限，而且病毒载体免疫原性大，靶向性差等缺陷，合成一种新的非病毒载体-超支化支链淀粉衍生物，结果显示：超支化阳离子支链淀粉衍生物带正电荷，形态规整。相比支化聚乙烯亚胺（PEI），MTT结果显示支链淀粉衍生物对293T细胞系与A549细胞系的细胞毒性低。细胞转染实验结果表明，阳离子支链淀粉衍生物对293T细胞系 与A549细胞系显示出一定的转染率，与 PEI 的转染率相当。转染效率与阳离子支链淀粉衍生物中偶联的多胺基团种类有关。超支化阳离子支链淀粉衍生物具有高效、低毒、生物相容性好等优点, 相关结果发表2012年的“Biomaterials”杂志（IF:7.404）。

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