极低频电磁场对脑缺血大鼠内源性神经干细胞增殖和分化的影响及机制研究

Cerebral ischemia and other damage can activate the endogenous neural stem cell proliferation and differentiation which are closely related with Notch signaling pathway. But the cell proliferation g is insufficient to complete the repair itself, only a very small amount of necrotic neurons could be replaced by newborn neurons..Recent studies have shown that extremely low frequency electromagnetic fields (ELF-EMF) can enhance in vitro activity of synapses or promote neural stem cell differentiation and nerve regeneration in vitro or in normal rats. This subject are trying to apply the ELF-EMF in cerebral ischemia rats and observe the effect of the ELF-EMF on the neurological function at different time points, the expression of NICD protein, Hes1, Hes5 gene, the neural stem cell proliferation and differentiation in the regions of the dentate gyrus granular lower layer (SGZ), subventricular zone (SVZ) as well as the ischemic penumbra, to explore whether the ELF-EMF could effect the endogenous neural stem cells proliferation and differentiation through the Notch signaling pathway on rats with cerebral ischemia, and reveals its regulation with the time changes.

脑缺血等损伤可激活内源性神经干细胞增殖和分化，这种增殖和分化与Notch信号通路有密切的关系，但增殖产生的细胞数目较少不足以完成自身修复，仅有极少量的坏死神经元被新生神经元替代。.最近研究证明，极低频电磁场（ELF-EMF）可以增强体外培养细胞或正常实验动物神经突触的活动、促进神经干细胞分化和神经再生。本课题试行将ELF-EMF应用于脑缺血研究，观察ELF-EMF对脑缺血大鼠不同时间点的神经功能的影响、大鼠海马齿状回颗粒下层（SGZ）和室管膜下区（SVZ）以及缺血半影区的NICD蛋白和Hes1、Hes5基因表达的情况以及内源性神经干细胞增殖和分化的情况，以探索ELF-EMF是否通过Notch信号通路对脑缺血大鼠内源性神经干细胞的增殖和分化产生影响，并揭示其随脑缺血后时间变化的规律。

背景：脑卒中患者常遗留有运动感觉功能障碍、言语障碍和认知障碍等严重后遗症，为家庭和社会带来沉重的负担。神经干细胞（neural stem cells，NSCs）在损伤脑组织的自我修复和大脑可塑的过程中扮演了重要的角色，脑缺血后SVZ或海马区的Notch信号通路均会上调，并且显著增加这些区域的NSCs的数量。研究显示，ELF-EMF可促进神经再生，但目前仍然缺乏ELF-EMF对脑缺血后神经再生作用的报道。.目的：使用ELF-EMF对脑缺血大鼠进行干预，观察与脑缺血对照组比较，ELF-EMF是否能够：①有效改善脑缺血大鼠的运动感觉和学习记忆等神经功能缺损；②是否可促进脑缺血后NSCs的增殖和分化；③影响SVZ和SGZ区Hes1、Hes5以及Notch1的基因和蛋白的表达。.方法：使用随机数字表法将清洁级SD大鼠随机分为假手术组和脑缺血造模组。脑缺血造模组使用改良的Longa 大脑中动脉栓塞法建立脑缺血模型成功后，大鼠又继续使用随机数字表法分为对照组和实验组。仅实验组接受ELF-EMF（50Hz，1mT）的干预，2h/次，1次/d。对各组大鼠进行以下处理：.1. 对大鼠进行神经功能评定：①使用mNSS和De Ryck’s量表进行运动、感觉、平衡和反射等神经功能评估；②使用Morris水迷宫的获得性训练和探查试验进行认知记忆功能测试。.2. 使用BrdU标记法，观察大鼠内源性NSCs的增殖与分化以及分化为成熟神经元的情况。.3. 使用RT-PCR和Western blot对大鼠SVZ和SGZ的Notch1、Hes1和Hes5的基因和蛋白表达情况进行分析。.结果：①ELF-EMF（50Hz，1mT）对脑缺血大鼠的mNSS和De Ryck’s评分无显著影响。但Morris水迷宫实验结果显示 ELF-EMF干预可增强脑缺血大鼠的学习能力和记忆功能。②ELF-EMF干预后大鼠SVZ区和SGZ区的BrdU+细胞、BrdU+/DCX+以及BrdU+/GFAP+细胞均显著提高，说明ELF-EMF可促进脑缺血大鼠内源性NSCs的增殖以及向神经元和神经胶质细胞方向分化。③ELF-EMF可显著提高脑缺血大鼠SVZ和SGZ区Hes1、Hes5和Notch1的基因和蛋白的表达，ELF-EMF可能通过调节Notch信号通路而促进NSCs的增殖与分化。