粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF)是由单核巨噬细胞、成纤维细胞和内皮细胞等产生的一种造血生长因子,与细胞表面的特定受体G-CSFR (CD114)结合,促进中性粒细胞系造血祖细胞生长和分化,保护中性粒细胞避免凋亡并加强它们的功能,成为防治由各种原因引起的粒细胞减少症的有效药物。近十年来,G-CSF在临床上应用于骨髓移植患者,动员捐赠者骨髓中造血干细胞和间充质干细胞到受者外周血中,实现了外周血造血干细胞的移植。目前研究发现,G-CSF可以通过血脑屏障,具有中枢神经系统的保护作用,大大扩展了G-CSF的临床应用。对中枢神经系统损伤的组织给予G-CSF治疗能够在损伤区域内诱导新的神经和血管形成,降低组织损害,减少梗死体积和提高神经功能。本实验室课题组用G-CSF动员神经干细胞治疗小鼠的缺血缺氧性脑损伤,而且,G-CSF能够促进SVZ和DG等区内源性NSCs的增殖,这将为G-CSF治疗神经损伤相关疾病的临床应用提供新的思路。脊髓损伤是一种严重危害生命健康的疾病,关于脊髓损伤的研究数不胜数。小胶质细胞(microglia, MG)作为神经系统具有代表性的免疫细胞,广泛分布于中枢神经系统,对神经元起着支持、营养、保护及修复等重要作用。小胶质细胞犹如一把“双刃剑”在神经系统损伤、疾病等病理状态下具有不同的形态功能和免疫活性,能够发挥保护和破坏双重作用。Gordon S根据巨噬细胞激活的信号通路不同将其分为两型：经典激活型(M1型)和选择激活型(M2型),两型细胞具有不同的免疫学表型和功能。M1型细胞通过分泌不同的细胞因子促进炎症的发生、抑制肿瘤的形成。M2型吞噬功能活跃、抑制炎症反应、促进组织再生修复。因此,积极研究小胶质细胞对脊髓损伤的保护作用,抑制其损害作用,对脊髓损伤的修复有着重要意义。本研究主要观察在脊髓损伤模型中G-CSF对小胶质细胞M1神经损伤型/M2神经保护型双重角色转化的影响,并初步探讨G-CSF对小胶质细胞可能的作用机制。第一部分G-CSF对小鼠脊髓损伤后运动能力的恢复及体内小胶质细胞激活及分布的影响首先建立小鼠脊髓右侧半切损伤模型,造模成功术后给予粒细胞集落刺激因子,连续3d,进行Basso-Beattie-Bresnahan (BBB)评分,评价小鼠运动功能。取脊髓切片进行免疫荧光染色检测G-CSFR在小胶质细胞上的表达、小胶质细胞激活、募集数目和形态的变化以及灰白质内小胶质细胞分布的差异。实验结果表明,G-CSF可以促进小鼠运动功能的恢复,并激活小胶质细胞,促进小胶质细胞向损伤处募集。第二部分G-CSF对体外脊髓损伤条件下小胶质细胞的影响免疫荧光染色和RT-PCR技术检测BV2小胶质细胞膜上G-CSFR的表达。MTT检测G-CSF对小胶质细胞活性的影响。利用损伤脊髓的组织上清液模拟体外脊髓损伤环境,检测应用G-CSF后M1型/M2型小胶质细胞相关基因的表达,以及炎症细胞因子的mRNA水平。Western blotting检测应用G-CSF后小胶质细胞NF-кB信号通路p65的活性及stat3、p-stat3表达量的改变。G-CSF可以调节体外小胶质细胞M1型/M2型基因的表达,治疗组M1型mRNA表达量较损伤组降低,G-CSF促进M2型mRNA表达,并延长其存在时间。G-CSF治疗后IL-1β、TNFα、iNOS mRNA水平明显降低,抗炎因子TGFβ、IL-10mRNA表达水平上升。G-CSF通过下调小胶质细胞NF-кB信号通路p65的活性及促进stat3磷酸化发挥调节作用。体外实验结果表明,G-CSF可以调节小胶质细胞的极化过程,并调节小胶质细胞分泌炎症因子发挥神经保护作用。总之,通过本研究我们发现,G-CSF可以调节体内小胶质细胞的激活促进运动功能的恢复,而且可以调节小胶质细胞极化过程和细胞因子的分泌从而使其发挥神经保护作用。