HIF-1α抑制PTEN基因调节人脐血干细胞修复HIBD大鼠突触功能的机制研究

Hypoxic-ischemic brain damage (HIBD) children often have varying degrees of cognitive dysfunction, which not only do serious harm to the health of children but also bring a heavy burden to families and the community. The role of functional reconstruction in Mesenchymal stem cells provide a new way for the treatment of HIBD. However, its mechanism of restoration cognition is not clear yet. The subject is based on previous studies demonstrated that hypoxia activated hypoxia-inducible factor -1α (HIF-1α) signaling system in bone marrow mesenchymal stem cells and regulated synaptic plasticity. Our previous studies already confirmed that the neuroprotective effect of HIF-1α is related with regulating AMPA Glu2R. Considering the recent study focusing on PTEN in excitatory synaptic function, now we are going to using HIF-1α stabilizer CoCl2 to activate HIF-1α in human umbilical cord blood mesenchymal stem cells and study the AMPA-mediated repairing mechanisms in synaptic function of HIBD rats. To our knowledge it is the first time to study the directly inhibition role on PTEN by activating HIF-1α involved with regulating synaptic plasticity. And it is the first time to explore the paracrine mechanism of human umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells in regulating synaptic function. Our study will provide a new idea and new ways in neonatal hypoxic-ischemic brain injury treatment.

新生儿缺氧缺血性脑损伤(HIBD) 常留下不同程度的认知功能障碍，严重危害儿童的身心健康，给家庭和社会带来沉重负担。间充质干细胞的功能重建作用为治疗HIBD开辟了新途径 ，但其修复认知的作用机制却并不清楚。该课题是基于既往研究证实缺氧可激活骨髓间充质干细胞缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）下游信号并调节突触可塑性的合理深入，在前期工作证实H IF-1α的神经保护作用是通过调节AMPA的Glu2R的基础上，把握PTEN在兴奋性突触功能研究的最新动态，以HIF-1α稳定剂CoCl2模拟缺氧状态，通过激活HIF-1α，研究更具临床价值的人脐血间充质干细胞旁分泌参与AMPA/Glu2R介导的HIBD新生大鼠突触功能修复机制。本课题首次提出激活HIF-1α可通过抑制PTEN直接参与突触可塑性调节，同时为探讨人脐血间充质干细胞旁分泌机制调节突触功能提供了新思路，它将为新生期缺氧缺血性脑损伤的治疗提供新

新生儿缺氧缺血性脑损伤（HIBD）是由围生期各种因素引起的脑缺氧和/或缺血所致的胎儿和新生儿脑损伤，极大地危害患儿健康，甚至导致不同程度的认知功能障碍。近年来，间充质干细胞（Mesenchymal stem cells,MSCs）在其治疗中发挥重要作用， 但具体的作用机制尚不清楚。有报道，缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factors,HIFs) 是组织细胞缺氧自适应过程中一类关键性转录因子， 缺氧条件下，由于底物－氧的缺乏，羟基化受到抑制，通过HIF-1α相应区域与多种缺氧反应基因的缺氧反应元件结合后，调节100余种下游靶基因的表达而维持组织的氧稳态平衡。课题组前期已证实在经CoCl2模拟缺氧条件下，能有效激活HIF-1α，并促进BMSCs分泌VEGF、EPO、IGF-1等生长因子。PTEN基因（ phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10）在细胞生长、凋亡等过程中发挥重要作用；通过（ PI3、4、 5P3）脱磷酸，导致其分子结构的稳定性降低，PTEN活性增高而阻断PI3K信号通路，抑制PTEN活性对神经损伤有保护作用。有研究发现在缺氧条件下，HIF-1α激活，抑制下游靶基因PTEN，促进VEGF表达增加，促进血管再生，但具体机制仍不清楚。. 在本研究中，我们对海马神经元进行氧糖剥夺（OGD）或CoCl2预处理以模拟体外缺氧环境，然后与BMSCs共培养，观察BMSCs对受损神经元的作用和HIF-1a在此过程中扮演的角色；同时将bpV（PTEN的抑制剂）加入OGD神经元中以明确PTEN在缺氧期间的作用。实验结果发现，在与BMSCs共培养后，OGD神经元细胞损伤和凋亡水平显着下降，结合HIF-1a下游靶基因VEGF的表达水平证实BMSCs的旁分泌效应对受损神经元具有保护作用；且westernblot结果提示此保护作用与HIF-1α激活和PTEN被抑制有关。为进一步确定HIF-1α与PTEN发挥的作用，免疫共沉淀及CHIP结果提示在缺氧条件下，BMSCs和海马神经元中的HIF-1a可进入细胞核并富集在PTEN启动子区域，降低PTEN的转录。