诱导多能干细胞移植减轻出血性脑卒中模型大鼠急性炎症反应

Intracerebral hemorrhage (ICH) has high mortality and disability rate, while effective treatment to rescue and recover damaged neural circuitry in ICH patients is currently not available. Building on our earlier finding of preferable recovery of neural function after transplantation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) in a rat hemorrhagic stroke model, we plan to further explore its underlying mechanism(s) through observing whether iPSCs could modulate the acute inflammatory reaction after ICH to enhance neuroprotection and improve the neural function in iPSCs-grafted rats. Firstly, we will determine the effects of iPSCs on the functions of main inflammatory cells in vitro. Subsequently, the therapeutic effects of iPSCs on experimental ICH rats will be evaluated by behavioral tests. Meanwhile, both the apoptosis of nerve cells, encephaledema, atrophy, scar thickness, and the activation/infiltration of inflammatory cells, the secretion/production of inflammatory cytokines (molecules) and the activation/expression of inflammation-related genes in ICH rat brains will be concurrently observed in vivo, to determine the benefits of iPSCs transplantation for the long-term recovery of cerebral structures and functions of ICH rats through various anti-inflammatory strategies. These pending further findings will undoubtedly facilitate the continuous developments of autologous iPSCs transplantation for intractable ICH, which can be considered as a promising strategy for the treatment of refractory hemorrhagic stroke.

出血性脑卒中（ICH）具有较高的死亡率和致残率，并且缺乏有效的特异性治疗方法。我们在前期研究发现诱导多能干细胞（iPSCs）移植能改善实验性ICH大鼠神经功能障碍的基础上，拟通过系列体内体外实验观察iPSCs移植是否通过调节ICH模型大鼠脑急性炎症反应促进ICH大鼠脑结构和功能的有效恢复，以深入探讨iPSCs移植治疗ICH的可能机理。本项目首先体外观察iPSCs对炎性细胞功能的调节和影响，随后在大鼠实验性ICH早期脑内移植iPSCs，在定期评估ICH大鼠神经功能的同时，观察iPSCs是否通过调节ICH急性期炎性细胞的脑内浸润及活化、炎性因子（分子）的分泌和炎症相关基因的激活表达等抗炎方式，减轻其神经功能障碍并降低神经细胞凋亡、脑水肿、脑组织萎缩及疤痕厚度等。本项目取得的研究成果将为ICH患者自体iPSCs移植治疗奠定理论和应用基础，从而促进其临床应用并最终可能实现对ICH的有效控制或治疗。

脑出血（intracerebral hemorrhage，ICH）具有较高的致死率和致残率，并缺乏有效的特异性治疗措施。研究表明诱导多能性干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）具有分化为神经细胞的能力，且自体iPSCs移植不涉及伦理和免疫排斥等问题，在治疗ICH方面具有较大应用潜力。尽管我们的前期研究显示iPSCs移植对实验性ICH有治疗作用，但具体机制尚不明确。在本课题研究中，我们将iPSCs移植入胶原酶诱导的ICH模型大鼠脑内，我们观察到：①iPSCs移植能改善ICH大鼠的神经功能障碍和存活率；②被移植细胞能在脑内存活并表达神经细胞标志；③与对照组相比， 经iPSCs移植治疗的ICH大鼠的脑内急性期炎性细胞的浸润及活化、炎性因子的分泌和炎症相关基因的激活表达等显著降低，而且神经细胞凋亡、脑水肿、脑组织萎缩及疤痕厚度等也显著降低。这些体内研究结果表明，iPSCs移植治疗ICH可能是通过神经细胞替代、抗凋亡、神经营养和免疫调节等综合机制发挥作用。此外，将iPSCs来源的NSCs与ICH大鼠的外周血单核细胞进行体外共培养发现，iPSC-NSCs体外诱导ICH大鼠外周血CD4+CD25+FOXP3+ 调节性T细胞（Tregs）数量增加，提示iPSC移植治疗ICH的机制可能与iPSC移植分化的NSCs通过诱导Tregs发挥免疫调节作用有关。总之，我们顺利完成了课题拟定的研究目标和内容。我们发现iPSCs移植能减轻ICH模型大鼠脑内急性炎症反应的研究结果，丰富了iPSCs移植治疗ICH的理论，将会促进个体化iPSCs移植治疗ICH的临床应用。