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目的:正常状态下,位于前脑侧脑室的室周带(subventricular zone,SVZ),可终生持续产生新生神经元。在SVZ脑区内,每天产生大约30,000个新生的神经祖细胞并向嗅球迁移,迁移的新生细胞通过一个被明确定义为RMS(rostral migration stream)的管道将最终到达嗅球。损伤状态下,SVZ脑区内的新生细胞有可能对损伤做出反应从而改变其运动方式。转化生长因子β1(transforming growth factor betal,TGF—β1)是多功能的细胞因子,对缺血性脑损伤具有明确的保护效应,对干细胞有较强的诱导分化作用。然而由于FGF—β1分子量大,对血脑屏障(BBB)的通透性很差,外周给药如静脉、肌肉、皮下等途径并不能有效地将TGF—B1递送到中枢神经系统(CNS)。中枢给药途径如侧脑室给药、大脑实质直接注射等方法由于具有创伤性,其使用受到限制。经鼻腔的嗅觉通路是一条新近发现的、无创的中枢给药途径,允许大分子物质绕过BBB直接进入CNS,使得将TGF—β1有效地递送到CNS成为可能。因此,本实验利用大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型作为脑损伤模型,用免疫荧光双标的方法研究成年大鼠脑梗死后内源性神经干细胞增殖和迁移的改变,并观察经鼻给予TGF—β1对室周带干细胞功能的影响。
方法: 第一部分:健康雄性成年Sprague-Dawley(SD)大鼠30只,体重240-280g,将其分为梗死组和假手术对照组,制作大鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)缺血模型,以姿势反射试验评分1-3分者入选梗死组,梗死组再分为术后3d、5d、7d、14d组。取材前2天予以5—溴脱氧尿苷嘧啶(Bromodeoxyuridine,BrdU)(0.007NaOH)腹腔注射,每8小时一次,连续5次。最后一次BrdU注射后8.5~10h之间对大鼠进行灌注固定。取SVZ区冠状和矢状切面,用免疫组织化学法动态检之间对大鼠进行灌注固定。取SVZ区冠状和矢状切面,用免疫组织化学法动态检测大鼠脑内BrdU、Doublecortin(DCX)的表达。
第二部分:健康雄性成年SD大鼠9只,体重240-280g,制作大鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)缺血模型。随机分为经鼻给药组(3只,给予TGF-β1)和经鼻对照组(6只),于术后1-3天分别给予TGF-β1(15μg溶于40μl生理盐水)或媒介液(生理盐水),每日一次。动物术后每天均进行姿势反射试验评分直至术后第5天灌注取脑,取脑前行BrdU标记的方法同第一部分。
结果: 梗死组与假手术组相比,室下区BrdU阳性细胞在脑梗死后的数量明显增多(p<0.001)并于梗死后7天达到高峰。同时,DCX阳性细胞迁移出SVZ区,到达损伤的纹状体区和皮质区。在梗死后5天,损伤区的DCX阳性细胞数达到高峰;梗死后14天,损伤区未能再检测到DCX阳性细胞。
经鼻给药组与对照组相比,经鼻给予TGF-β1后到达纹状体区的DCX阳性细胞数明显增多(P<0.01),呈团状分布,与之其相应的SVZ区DCX阳性细胞则较周围稀疏。而皮质区和SVZ区DCX阳性细胞数无显著差异。同时,给药组大鼠神经功能的改善与对照组相比有显著差异(P<0.01)。
结论: 脑梗死后SVZ区神经干细胞增殖明显增多,并能向损伤区迁移,但迁移时间短、数量有限。经鼻给予TGF-β1后能够促进SVZ区神经干细胞向损伤区的迁移,使到达损伤区的神经干细胞数量增多,并能有效改善MCAO后大鼠的功能障碍。