室管膜下区ChAT+神经元促进脑梗死后神经发生的机制

Our previous research revealed that the choline acetyltransferase positive neurons (ChAT+ neurons) within subventricular zone (SVZ) can promote neurogenesis after cerebral infarction, but the mechanisms are still unclear. To investigate the regulatory mechanisms of SVZ ChAT+ neurons for neurogenesis after cerebral infarction, we will firstly identify the characteristics and functions of SVZ ChAT+ neurons after cerebral infarction, and the expression of different subtypes of acetylcholine receptors (AchRs) on the neural stem cells, astrocyte cells, and so on within SVZ after cerebral infarction. And then, the direct neurogenic mechanisms associated with the activation of NSCs’ FGFR and EGFR signaling pathway and the indirect neurogenic mechanisms associated with the changes of the local micro-environment for SVZ ChAT+ neurons will be studied by blocking AchRs and the related messengers. Moreover, the influences of SVZ dopamine and 5-hydroxytryptamine neurons on the neurogenic effects of ChAT+ neurons will also be studied in SVZ after cerebral infarction to assess whether SVZ ChAT+ neurons play independent and decisive roles in the neurogenic process after stroke. We intend to comprehensively study the direct and indirect neurogenic mechanisms and roles of SVZ ChAT+ neurons for the neurogenesis after cerebral infarction. It is of great significance for the discovery of important regulatory targets for neurogenesis and potential therapeutic methods for cerebral infarction.

前期研究发现室管膜下区（SVZ）表达胆碱乙酰基转移酶（Choline acetyltransferase，ChAT）的胆碱能神经元具有促进脑梗死后神经发生的作用，但具体机制不明。为深入探讨该作用机制，本项目拟首先研究脑梗死后SVZ区ChAT+神经元的形态、功能及局部神经干细胞、星形胶质细胞等表达乙酰胆碱受体的情况；然后利用阻断乙酰胆碱受体及其胞内信使研究ChAT+神经元通过直接激活SVZ区神经干细胞表面的FGFR、EGFR及通过影响局部微环境间接促进神经发生的机制；并通过研究SVZ区多巴胺能及5-羟色胺能对ChAT+神经元调控脑梗死后神经发生的影响，明确SVZ区ChAT+神经元是否在脑梗死后神经发生过程中起独立、决定性作用。拟通过上述研究了解SVZ区ChAT+神经元的特点及其直接、间接调控脑梗死后神经发生的机制与作用，本研究对于发现调控脑梗死后神经发生的重要靶点及潜在治疗手段具有重要意义。

室管膜下区(subventricular zone, SVZ)内表达胆碱乙酰基转移酶（choline acetyltransferase，ChAT）的胆碱能神经元(ChAT+神经元)在生理条件下可促进SVZ神经发生，但其在脑梗死后的具体作用及机制不明。本课题从以下5个方面开展工作，研究其在脑梗死损伤中的作用及机制：①脑梗死后，SVZ内ChAT+神经元的形态、数量及功能变化的研究；②SVZ内ChAT+神经元对脑梗死预后的影响；③SVZ内ChAT+神经元影响脑梗死后SVZ神经发生的研究；④SVZ内ChAT+神经元调控脑梗死后SVZ神经发生的直接机制研究；⑤SVZ内ChAT+神经元调控脑梗死后SVZ神经发生的间接机制研究。研究结果表明：脑梗死后，SVZ内ChAT+神经元的形态和数量无明显变化，但其功能显著增强。应用胆碱能系统激动剂后，小鼠脑梗死体积明显减小，脑水肿及神经功能缺损程度显著减轻；而胆碱能系统抑制剂则增大小鼠脑梗死体积，加重小鼠脑水肿及神经功能缺损程度。其中涉及的直接机制主要为：①脑梗死后，毒蕈碱型乙酰胆碱受体(muscarinic Acetylcholine Receptor, mAChR)信号通路活性增强，通过激活成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptor, FGFR)促进SVZ神经发生；②α7烟碱型乙酰胆碱受体 (nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)信号通路可通过调节FGFR在神经干细胞细胞膜和细胞核的分布情况，影响神经发生；③ChAT+神经元可通过激活src-表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)信号通路，进而促进神经发生。涉及的间接机制主要为：①ChAT+神经元对脑梗死后炎症无明显影响；②ChAT+神经元可通过促进神经发生相关因子的表达，促进神经发生；③ChAT+神经元通过促进血管新生，为神经发生提供营养支持，从而促进神经发生。我们通过研究SVZ内ChAT+神经元在脑梗死后的作用及机制，可能为脑梗死的治疗提供新的潜在靶点。