褪黑素可改善中年小鼠永久性局灶性脑缺血后的神经保护和神经可塑性

《Molecular Neurobiology》：Melatonin Improves Neuroprotection and Neuroplasticity in Middle-Aged Mice Following Permanent Focal Cerebral Ischemia

脑缺血模型下褪黑素对中老年小鼠神经保护及可塑性研究。采用pMCAO模型评估5mg/kg褪黑素对12-13月龄小鼠（相当于40-50岁人类）的梗死体积、神经行为功能及树突棘密度影响。结果显示褪黑素显著减少梗死体积（P<0.05），改善神经行为功能，增加缺血区及对侧皮质树突棘密度，促进神经可塑性，同时上调BDNF、GAP-43和SNAP-25表达，并减少脂褐素沉积。

　　

摘要

中风是由于大脑血液供应中断引起的，主要影响老年人。流行病学数据显示，超过70%的缺血性中风发生在65岁及以上的老年人中，而且老年患者的功能恢复情况更差，死亡率也更高。大多数研究模型使用的是年轻动物，这限制了这些模型对老年患者的临床适用性。研究老年动物更具临床意义，尤其是考虑到老年患者常常经历严重的中风。我们选择了一种永久性中脑动脉闭塞（pMCAO）模型来模拟无法进行再灌注治疗的中风情况。相当一部分中风患者（尤其是老年人）没有接受溶栓/取栓治疗，导致动脉永久性阻塞。在我们的老年小鼠模型中，pMCAO能够在持续缺血的条件下严格测试神经保护效果，从而揭示褪黑素在严重、未得到治疗的中风中的潜在益处。褪黑素是一种强效抗氧化剂，已被证明可以减少梗死体积，并改善缺血性中风模型中的神经行为和电生理恢复。本研究的目的是评估褪黑素的神经保护作用和神经可塑性，通过观察中年小鼠（12-13个月大）的树突棘密度和分支情况来体现，这种模型与衰老相关的中风病理学非常相关。在这里，“中年”指的是12-13个月大的ICR小鼠，相当于大约40-50岁的人类年龄。12个月大的雄性ICR小鼠在接受pMCAO手术前被给予褪黑素（5 mg/kg）或安慰剂处理。手术后24小时评估其神经行为表现，并收集脑组织进行Golgi-Cox染色，以评估中风引起的神经元树突损伤和神经可塑性。褪黑素治疗显著减少了梗死体积和神经元退化，同时增强了神经元存活率，增加了树突棘密度，并促进了缺血区域的功能性神经可塑性，从而改善了神经行为恢复（P < 0.05）。除了评估梗死体积和突触可塑性外，我们还评估了脂褐素的积累情况，作为神经元衰老和氧化应激的组织学标志物。褪黑素治疗减少了脂褐素的沉积，表明其可能在减缓与年龄相关的神经元退化中发挥作用。与安慰剂对照组相比，褪黑素处理还显著增加了半影区II-III层和III-IV层锥体神经元第二级和第三级基底树突的树突棘密度（P < 0.05），以及同侧（缺血）和对侧（非缺血）大脑皮层的V-VI层（P < 0.05）。此外，褪黑素还增强了同侧大脑皮层II-III层和III-IV层锥体神经元的树突分支（P < 0.05）。此外，褪黑素还能在损伤后上调脑源性神经营养因子（BDNF）、生长相关蛋白43（GAP-43）和突触体相关蛋白25（SNAP-25）的表达。本研究表明，褪黑素在中风后具有显著的神经保护作用，并能增强中年小鼠的神经可塑性，表明其在与年龄相关的中风治疗中的潜在应用。