小胶质细胞外泌体在内皮祖细胞介导卒中后神经血管重塑中的作用机制研究

Stem cells can promote nerve regeneration and angiogenesis and play an important role in the repair of ischemic stroke, endothelial progenitor cells promoted tissue repair through increasing angiogenesis, our previous srudy found that the effect of endothelial progenitor cells on angiogenesis is related to HMGB1 secreted from microglia, However, whether endothelial progenitor cells can regulate microglial phenotypic transition during tissue repairing, and the mechanism is not clear after stroke. Using co-culture system, transgenic animal and in vivo two-photon fluorescence microscopy, we want to explore: 1) Whether endothelial progenitor cells could promote microglial phenotypic transition (M1 to M2) or phagocytosis in the cell model of oxygen glucose deprivation, and the role of microglial CR3 in this process; 2) Whether microglial phenotypic transition induced by endothelial progenitor cells transplantation is beneficial to neurogenesis using two-photon fluorescence microscopy in CX3CR1-GFP transgenic mice stroke model; and what is the role of complement C3/CR3 pathway in neurogenesis after stroke; 3) Whether exosomes derived from M2 microglia involved in the beneficial role of neurogenesis and neuronal protection after stroke, and the role of exosome microRNA in this process. Our study will show that microglia may be the target cells of endothelial progenitor cells therapy for ischemic stroke, and find the new molecular pathway for the regulation of microglial activity.

干细胞促进神经再生和血管新生在缺血性卒中修复期发挥重要作用，内皮祖细胞可通过增加血管新生而促进组织修复，我们前期工作发现内皮祖细胞促血管新生作用与小胶质细胞分泌HMGB1相关，但卒中后内皮祖细胞是否通过调节小胶质细胞表型转变在组织修复过程起作用，及作用机制尚不清楚。本研究利用细胞共培养，CX3CR1转基因小鼠，活体双光子荧光显微镜等先进技术，研究：1）缺糖缺氧时内皮祖细胞是否促进小胶质细胞表型转变（M1到M2）及吞噬，CR3信号是否介导了该过程；2）内皮祖细胞移植促进小胶质细胞表型转变，是否有利于卒中后的神经再生，免疫系统补体C3/CR3信号通路在该过程中起何作用；3）M2小胶质细胞外泌体是否介导了卒中后内皮祖细胞促神经再生和损伤神经元保护，以及外泌体中microRNA是否起主导作用。本研究将明确小胶质细胞可能是内皮祖细胞治疗缺血性卒中的靶细胞，找到调控小胶质细胞活动新的分子途径。

内皮祖细胞可通过增加血管新生而促进组织修复，但卒中后内皮祖细胞是否通过调节小胶质细胞表型转变在组织修复过程起作用，及作用机制尚不清楚。卒中后脑内C3和CR3表达增高，但两者在缺血性卒中后突触重塑中的作用尚无研究，内皮祖细胞是否可通过抑制脑缺血后C3和CR3的表达，减轻C3和CR3介导的突触损伤，促进脑缺血后的突触重塑有待进一步研究。本研究Transwell实验结果显示，内皮祖细胞条件培养液增加小胶质细胞迁移；在脂多糖刺激条件下，内皮祖细胞条件培养液增加小胶质细胞吞噬荧光乳胶微球；脑缺血后3天脑内梗死周围区Iba1阳性小胶质细胞增多，内皮祖细胞移植进一步增加了脑缺血后3天小胶质细胞数量，并增加了小胶质细胞吞噬凋亡细胞的能力。内皮祖细胞不影响脑缺血后3天脑内MerTK，MFG-E8和CD68 mRNA表达，但增加CR3 mRNA的表达。脑缺血后3天脑内CR3表达增加，内皮祖细胞进一步增加了CR3蛋白的表达。内皮祖细胞移植和急性期CR3激动剂Leukadherin-1腹腔注射均可减轻脑缺血后14天脑萎缩和神经功能损伤程度。内皮祖细胞移植增加了脑缺血后14天脑内Synaptophysin和PSD-95的表达，但降低了C3，C3aR和CR3的表达，减少了C3阳性，GFAP阳性和C3/GFAP双阳性的细胞。内皮祖细胞移植并不影响脑缺血后14天脑内NF-KB，AKT，ERK，JNK的磷酸化水平，但增加了P38的磷酸化水平；另外，内皮祖细胞移植降低了NK-1R的表达。M2型小胶质细胞外泌体可通过microRNA124/STAT3通路调节胶质瘢痕的形成，促进卒中后神经功能恢复。我们研究结果证明在缺血性卒中急性期，内皮祖细胞通过调节C3/CR3通路增加小胶质细胞吞噬凋亡细胞和细胞碎片的能力，有利于脑缺血恢复期的组织修复和神经功能恢复；在缺血性卒中恢复期，内皮祖细胞抑制星形胶质细胞活化及表达C3，同时降低C3受体C3aR和CR3的表达，减轻C3，C3aR和CR3介导的突触损伤，促进脑缺血后突触重塑和组织修复。M2型小胶质细胞外泌体可能是缺血性卒中的新治疗方法。