缓释VEGF调控的血管重建协同FAAH抑制剂URB597改善慢性脑缺血性认知障碍的作用研究

Chronic cerebral ischemia may induce disturbance of cerebral circulation and neuronal damage associated with cognitive impairment, but its mechanism of the action is still unclear. It remains unknown how to prevent and treat the cognitive deterioration in patients with chronic cerebral ischemia clinically. Our previous studies indicated that nano-fiber memberane locally loaded by sustained release vascular endothelial growth factor（VEGF）regulation of vascular reconstruction lead to angiogenesis effectively for improving the cerebral circulation in the ischemic cerebral regions and treatment of URB597, a selective inhibitor of fatty acid amide hydrolyase (FAAH) for the degradation of endocannabinoid ligands, can improve the cognitive dysfunction in rats with chronic cerebral ischemia. Based on the conception of neuro-vascular unit, we will further study whether the application of combining sustained release VEGF regulation of vascular reconstruction with URB597 exists the synergistic neuroprotective effect on ischemic cognitive deficits and its related mechanisms. In this study, we will investigate the neuroproective effects of both exogenous sustained release VEGF regulation of vascular network reconstruction and enhanced endogenous neuroprotective compound URB597 on chronic ischemic cognitive dysfunction and its mechanism using neuronal histology, neuronal behavior，neuronal electrophysiology, cerebral hemodynamics and molecular biology in vivo and vitro experiments. This study will enable us to find a novel strategy for the repair of ischemic neuronal injury and reconstruction of neuronal function.

慢性脑缺血可诱导脑循环障碍和神经细胞损害，是导致患者认知功能障碍的重要因素，其作用机制尚不明确，临床上缺乏有效的干预措施。我们前期研究显示：通过纳米纤维膜局部负载缓释血管内皮生长因子（VEGF）调控的血管重建，可有效促进重建血管生成，改善缺血区脑循环;同时内源性大麻素系统中脂肪酰胺水解酶（FAAH）抑制剂URB597可改善慢性脑缺血动物的认知功能障碍。本项目基于神经血管单元理念，进一步研究缓释VEGF调控的血管重建及URB597联合应用，改善慢性脑缺血性认知功能障碍的协同神经保护作用及其相关机制。本项目拟通过体内外实验，采用神经组织学、神经行为学、神经电生理学、脑血流动力学、分子生物学等多种技术手段，考察联合应用缓释外源性VEGF调控的血管重建与激活内源性神经保护的化合物URB597，对慢性脑缺血性认知功能障碍的神经保护作用及相关机制，为缺血性神经元损伤修复和功能重建提供新的干预途径。

慢性脑缺血常见于脑动脉粥样硬化、颅内血管狭窄或闭塞、烟雾病、脑小血管病变等，其基本血流动力学特征为慢性脑低灌注（CCH），与脑微循环障碍和神经缺血性损伤有关，是导致认知功能障碍的重要因素，目前尚缺乏有效的干预措施。本项目采用静电纺丝技术，制备负载VEGF的纳米纤维膜；建立海马原代培养海马神经元OGD模型，采用缓释VEGF纳米纤维膜和FAAH抑制剂URB597干预，检测OGD细胞存活和凋亡；建立CCH大鼠模型、CCH大鼠血管重建模型、VEGF纳米纤维膜和URB597干预模型，水迷宫实验检测认知功能，ASL-MRI检测脑血流变化,MRS检测海马神经元损伤程度，免疫组化检测缺血区脑组织中微血管密度和突触可塑性，ELISA检测炎性因子表达，Western blot检测凋亡、血管生成、认知功能相关基因和信号传导相关基因表达。结果发现联合干预可促进OGD神经元存活，减少细胞凋亡，改善线粒体损伤；术后3个月，水迷宫实验检测发现联合干预后CCH大鼠认知功能障碍明显改善，ASL-MRI检测显示联合干预后右颞血管重建部位脑血流量明显增加，MRS检测显示海马神经元损伤程度明显改善，神经组织学检测表明缺血区脑组织中微血管密度明显增加，突触可塑性明显改善。联合干预机制与抑制炎性因子（TNF-α、IL-1β、COX2和iNOS）、凋亡相关基因（bax和caspase-3）表达，增加血管生成相关基因（adherin-7、EPO、HIF-1α、PCDH-1、PCDH-17、VEGF-A和VEGFR2）和认知相关蛋白（BDNF、TrkB和CB1R）表达有关。联合干预通过多种信号传导如PI3K/Akt、JAK/STAT3、ERK等，增加磷酸化表达水平。体内外实验相互验证，联合干预在改善CCH大鼠认知功能障碍方面发挥协同神经保护作用。本项目研究为慢性缺血性神经元损伤修复和功能重建提供了新的干预途径。