HSPA12B对脑卒中后功能障碍的修复作用及机制研究：正调节“血管新生-神经再生”之间的协同共生

One-third of stroke survivors suffer from disability, which could be relieved by neurogenesis. Neurogenesis is regulated by the coupling of "angiogenesis-neurogenesis", however, no effective treatment is available for this purpose in clinic. Thus, it is important to identify targets for regulating the coupling of "angiogenesis-neurogenesis" which in turn to repair the disability due to stroke. HSPA12B is a newly discovered proangiogenic factor. Our preliminary data demonstrate that overexpression of HSPA12B promotes the post-stroke function recovery and increases the number of new neurons in mice, suggesting that overexpression of HSPA12B could promote the post-stroke function recovery through upregulating the coupling of "angiogenesis-neurogenesis". We will thoroughly evaluate the effect of HSPA12B on post-stroke function recovery using HSPA12B transgenic mice and knockout mice. We will also examine whether HSPA12B upregulates the coupling of "angiogenesis- neurogenesis" in ischemic brains. By using coculture model of endothelial cells and neural progenitor cells, we will investigate the roles of eNOS-BDNF signaling in HSPA12B-promoted coupling of "angiogenesis- neurogenesis". The results will provide norvel potential targets for management and treatment of post-stroke disability.

约1/3脑卒中幸存者落下残疾，神经再生有望帮助残疾功能的恢复，而神经再生依赖于与血管新生之间的协同共生。因此，只有促进"血管新生-神经再生"之间的协同共生作用，才能保证脑卒中后的功能修复。 HSPA12B是新发现的促血管生成因子。我们前期实验发现，高表达HSPA12B可加速脑卒中小鼠的功能恢复、增加新生神经元数量，提示HSPA12B有可能通过促进"血管新生-神经再生"协同共生而促进脑卒中后功能恢复。 为此，本项目拟采用HSPA12B转基因鼠、基因敲除鼠制备脑卒中模型，综合评价不同表达水平的HSPA12B对脑卒中后功能障碍恢复的影响，并结合"血管内皮细胞-神经祖细胞"共培养模型，探讨eNOS-BDNF信号在HSPA12B促进"血管新生-神经再生"协同共生中的作用。研究结果将为发现脑卒中后功能恢复的干预靶点奠定基础。 本项目是2013年即将结题的国家自然基金的延续性、纵深性研究。

脑卒中是全球范围内第一大致残病因、第二大死亡病因。虽然近年来基础研究取得重大突破、给转化医学带来很多契机，但在降低卒中急性期死亡率的同时，由于幸存患者的各种功能障碍导致卒中后致残率不降反升。因此，如何促进卒中后残疾功能的恢复是一个重要的社会问题和医学问题。在前期研究中，我们发现内皮细胞特异性高表达HSPA12B对缺血性脑卒中的急性期损伤具有显著保护作用。本研究探索HSPA12B对脑卒中后功能恢复的影响。首先我们发现脑卒中后，缺血脑组织中HSPA12B持续表达上调至少一周以上，提示HSPA12B可能参与了脑卒中后病理生理过程。因此我们采用HSPA12B内皮细胞高表达的转基因鼠，制备缺血性脑卒中模型，观察其对脑卒中后功能恢复的影响。我们首先发现，HSPA12B高表达提高脑卒中后28天内的生存率。采用神经行为学评分、旷场实验、十字高台来分析小鼠脑卒中后21天内的神经行为学功能，发现HSPA12B高表达对自主运动距离和速度、情绪焦虑状态均有显著改善作用。HE和Nissl’s染色显示，脑卒中引起的海马结构和神经元退变在HSPA12B高表达的转基因鼠中被显著减轻。免疫荧光组织化学分析显示，HSPA12B高表达显著增加脑卒中后的血管新生（抗CD-31、-SMA）、神经再生（抗BrdU、Ki67、NeuN）。进一步研究发现，HSPA12B对eNOS和TGF-1有激活作用。当采用L-NAME，一种广泛采用的eNOS抑制剂，注射HSPA12B转基因鼠抑制eNOS活性后，上述HSPA12B对卒中后慢性期动物生存、功能恢复、海马神经元等的保护作用减弱或消失。上述结果提示，脑卒中后HSPA12B长时间表达升高，它通过激活eNOS依赖性信号，促进血管新生和神经再生，最终增加脑卒中动物慢性期的存活率、促进功能恢复。