出血性脑中风是严重威胁人类健康和生命的一类疾病,脑出血后会造成严重的神经损伤。近年来随着脑成像技术的进步,原来不能检测到的脑微出血的现象也越来越受到重视。脑微出血是脑部微小血管病变后产生的出血现象。内皮层的损伤是血管破裂的主要原因。因此快速修复内皮层损伤对保持脑血管健康是很重要的。但是脑出血后损伤的血管是怎么修复的?由于缺少合适的动物模型,这个问题还没有被回答。为了解决这个问题,建立合适的脑出血动物模型是非常必要的。斑马鱼具有身体透明和易于操作的优点,非常适合进行实时观测和分子机制的研究。我们在斑马鱼中构建了一个新的脑出血模型。我们用双光子激光特异的损伤脑血管单个内皮细胞,这样可以引起血管的破裂和脑出血。利用这个方法,选择不同大小或者不同血流的血管就可以很好的模拟脑出血和脑微出血。巨噬细胞与脑损伤、脑出血、以及血管发育和血管重塑等密切相关,但巨噬细胞是否在脑血管损伤修复中起作用还不清楚。为了研究脑出血巨噬细胞在血管修复方面的功能,我们利用标记巨噬细胞的转基因系观察脑出血后巨噬细胞的行为。我们发现巨噬细胞会在血管损伤后三十分钟左右被招募到血管损伤的位置。而后巨噬细胞伸出伪足粘附损伤伤口的内皮细胞,巨噬细胞会在随后的3个小时左右回缩伪足并牵拉内皮细胞,内皮细胞会被拉出形同伪足的突出,最后巨噬细胞会介导血管的两个断口连接。巨噬细胞只有在血管损伤修复完成后才会离开。损伤血管通过什么趋化因子招募巨噬细胞?我们用ATP的水解酶和ATP受体抑制剂来抑制ATP的信号,我们发现巨噬细胞不能到达损伤位置。同时我们发现内皮细胞中的钙信号在血管损伤后马上有明显的上升。这些数据表明内皮细胞在损伤后可以通过分泌ATP来招募巨噬细胞。在少数的情况下两个或两个以上的巨噬细胞会分别粘附血管损伤的两端。这时损伤不会被修复。脑血管损伤只有在两个端口同时被一个巨噬细胞粘附的情况下才能被修复。这个结果排除了巨噬细胞通过分泌细胞因子修复损伤。我们发现当巨噬细胞粘附在内皮细胞上后,粘附连接蛋白的聚集会出现在两种细胞的粘附位点。这些数据表明巨噬细胞和内皮细胞产生了粘附连接。伪足的回缩可以产生很大的拉力,这种拉力是依赖于myosin II的。我们用抑制剂抑制了myosin II的活力后发现血管修复也可以被抑制。而伪足的骨架是微丝。我们用标记微丝的转基因系观察,发现微丝在巨噬细胞和内皮细胞间富集。而后我们用微丝的抑制剂处理,发现巨噬细胞到达后不能伸出伪足产生粘附,修复不能完成。在修复过程中加入微丝抑制剂同样能抑制修复。所以巨噬细胞介导的修复是依赖于微丝产生的机械拉力。为了研究血管修复中的分子机制,三个修复时期的巨噬细胞和内皮细胞被分别收集,而后进行转录组测序。我们发现机械力和细胞粘附的基因和信号途径有着明显的变化。其中PI3K和Rac1通路在这些基因中变化明显。而后我们研究了这两个分子的作用。用抑制剂的方式抑制PI3K发现巨噬细胞介导的修复能被抑制。对于Rac1用化学和遗传的方法抑制都能使修复受到影响,所以这两种分子对修复有着重要的作用。抑制巨噬细胞移动到损伤位点可以发现血管会自己缓慢修复,所以还存在一种不依赖巨噬细胞的血管修复方式。我们发现这种修复是依赖微管的延伸而不是依赖于微丝。并且这种修复方式要比巨噬细胞依赖的修复方式耗费更多的时间,修复效率也更低。我们发现这种自我延伸会被巨噬细胞的粘附所停止。进一步我们发现内皮细胞自我延伸时,顶端的Rac1的活力会降低,人为的抑制Rac1会加速内皮细胞的自我延伸。Rac1的活力降低也许是两种修复方式不同的分子基础。我们的研究在斑马鱼中构建了一个新的脑出血模型。与以前的模型相比,可以进行高分辨率的实时观察,了解脑中风后的细胞学行为。另外这个模型可以方便的进行分子生物学的研究,这在以前的动物模型中很难达到。我们的研究揭示了巨噬细胞通过直接的机械作用修复损伤,这是对巨噬细胞主要通过分泌细胞因子起功能的一个补充。巨噬细胞和损伤内皮细胞的相互作用,为解释炎症和血管疾病的成因提供了新的视角。研究中的新发现为临床提供了一些新的意见,加速巨噬细胞对脑血管损伤的修复可能对治疗脑中风和脑微出血引起的老年神经疾病有着重要的作用。