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缺血性卒中危害大,慢性脑灌注不足(CCH)与缺血性卒中关系复杂。研究人员以单侧颈总动脉闭塞(UCCAo)诱导 CCH 作为预处理刺激,发现其能减轻双侧颈总动脉闭塞(BCCAo)所致损伤,为缺血性卒中治疗提供新方向。
在大脑的 “血管世界” 里,血液供应如同生命的河流,滋养着每一个神经细胞。一旦这条 “河流” 出现问题,就会引发各种脑部疾病。缺血性卒中,作为一种急性的脑血管疾病,来势汹汹,严重威胁着人们的健康和生命。而慢性脑灌注不足(CCH),就像一场悄无声息的 “旱灾”,持续减少大脑的血液供应,逐渐侵蚀着大脑的正常功能,与缺血性卒中相互影响,共同构成了脑部健康的严峻挑战。
以往的研究虽然对缺血性卒中和 CCH 有了一定的了解,但仍存在许多未解之谜。比如,CCH 在缺血性卒中的发生发展过程中,究竟扮演着怎样的角色?能否利用 CCH 的特性,找到一种新的方法来保护大脑免受缺血性损伤呢?为了解开这些谜团,来自印度海得拉巴 CSIR - 印度化学技术研究所(CSIR - Indian Institute of Chemical Technology)等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员将目光聚焦在单侧颈总动脉闭塞(UCCAo)诱导的 CCH 上,他们推测这种慢性的、轻度的脑灌注不足或许能作为一种预处理刺激,诱导大脑产生对严重缺血损伤的耐受性。为此,他们构建了小鼠模型,让小鼠经历 UCCAo 诱导的 CCH,之后再给予双侧颈总动脉闭塞(BCCAo)诱导的急性缺血损伤,以此来观察预处理的效果。
研究结果令人振奋。激光多普勒成像(LDI)证实,UCCAo 成功诱导了小鼠的脑灌注不足,并且这种低灌注状态持续存在。在死亡率方面,预处理显著降低了小鼠在术后第 1 天和第 7 天的死亡率,展现出了强大的神经保护潜力。通过神经功能缺损评分(NDS)发现,预处理组的小鼠神经功能缺损程度明显低于 BCCAo 组,且恢复情况更接近假手术对照组。
在行为学测试中,研究人员也有不少收获。在运动功能方面,通过握力测试(GST)和转棒测试评估发现,预处理组小鼠在术后第 7 天的运动协调能力和握力都有了显著的恢复,而 BCCAo 组小鼠的表现则持续较差。在认知功能方面,新颖物体识别测试(NORT)和 Y 迷宫测试显示,BCCAo 组小鼠存在明显的认知障碍,而预处理组小鼠的认知功能得到了显著改善,不过在性别差异上,雌性和雄性小鼠的表现有所不同。
从分子层面来看,研究人员进一步揭示了预处理发挥神经保护作用的机制。免疫荧光分析发现,预处理组小鼠纹状体中的反应性星形胶质细胞(通过 GFAP 标记)和小胶质细胞(通过 IBA1 标记)的激活程度明显降低,表明预处理能够有效控制神经胶质细胞的反应。基因表达分析显示,在缺氧诱导因子 1α(Hif1α)、自噬相关蛋白 Beclin 1(Becn1)、神经发生标记物 SRY(性别决定区 Y) - Box 2(Sox2)等关键基因的表达上,存在着明显的性别差异,这说明预处理的效果受到性别因素的影响。此外,预处理还显著上调了突触后密度蛋白 95(PSD - 95)、突触素(synaptophysin)和脑源性神经营养因子(BDNF)等蛋白的表达水平,增强了突触可塑性,同时提高了血清中血管内皮生长因子(VEGF)的表达,促进了血管重塑和神经保护性血管生成。
总的来说,这项研究成功构建了 UCCAo 诱导的缺血预处理模型,证实了其在减轻 BCCAo 诱导的短暂性全脑缺血损伤方面的有效性。研究结果表明,预处理能够降低死亡率、减轻神经功能缺损、促进功能恢复,并且揭示了其中涉及的性别特异性差异和潜在的分子机制。这一研究成果为缺血性卒中和血管性认知障碍的治疗提供了新的思路和潜在的治疗靶点,对推动神经保护和治疗策略的发展具有重要意义。
研究人员在开展这项研究时,运用了多种关键技术方法。实验动物选取 22 - 25 周龄的成年 CD1 雄性和雌性小鼠,将其分为假手术组、预处理组和 BCCAo 组。行为学测试方面,通过握力测试、转棒测试、新颖物体识别测试、Y 迷宫测试等评估小鼠运动和认知功能。采用激光多普勒成像检测脑血流灌注;免疫荧光分析检测星形胶质细胞和小胶质细胞的激活;RNA 分离和基因表达研究分析相关基因表达;免疫印迹检测蛋白表达水平;ELISA 测定血清中 VEGF 水平。
研究结果具体如下:
- 血液灌注和死亡率分析:LDI 证实 UCCAo 诱导脑灌注不足,且预处理降低了小鼠死亡率,雄性小鼠在 BCCAo 和预处理组的死亡率高于雌性。
- 神经功能缺损评分分析:术后第 1 天,BCCAo 组小鼠 NDS 显著高于预处理组和假手术组;第 7 天,预处理组小鼠 NDS 与假手术组无显著差异,显示出预处理的神经保护作用和恢复效果。
- 运动协调和握力评估:在握力测试和转棒测试中,预处理组小鼠运动功能在术后第 7 天有明显恢复,而 BCCAo 组小鼠持续表现较差,且存在性别差异。
- 性别特异性行为改变:在开放场测试(OFT)、NORT 和 Y 迷宫测试中,预处理和 BCCAo 对雄性和雌性小鼠的行为影响存在差异,反映出不同性别在运动和认知功能恢复上的不同表现。
- 胶质细胞激活差异:免疫荧光分析显示,预处理组小鼠纹状体中 GFAP 和 IBA1 的表达降低,表明星形胶质细胞和小胶质细胞的激活受到抑制,减轻了神经炎症反应。
- 基因表达分析:基因表达研究揭示了预处理对 Hif1α、Becn1、Il1b、Sox2 和 Il6 等基因表达的影响,且存在性别差异,体现了预处理在分子层面的调控机制和性别特异性反应。
- 预处理对突触和神经营养反应的调节:免疫印迹结果表明,预处理显著增加了 PSD - 95、synaptophysin 和 BDNF 的表达,增强了突触可塑性和神经保护作用,且在雄性和雌性小鼠中均有体现,但存在一定的性别差异。
- CCH 预处理增强 VEGF 表达:ELISA 检测发现,预处理组小鼠血清中 VEGF 水平显著升高,促进了血管生成和神经保护,且在雄性和雌性小鼠中的变化趋势有所不同。
在讨论部分,研究人员指出,预处理作为一种新兴的神经保护策略,为防治缺血性脑损伤带来了新的希望。UCCAo 诱导的 CCH 预处理能够通过多种机制发挥神经保护作用,包括减轻神经炎症、增强突触可塑性、促进血管生成等。然而,研究也发现了性别差异在预处理效果中的重要影响,这为后续研究提供了新的方向。未来需要进一步深入研究这些性别特异性差异的潜在机制,以便开发出更加精准有效的神经保护治疗方法。同时,该研究模型为深入探究预处理机制提供了有力的工具,有助于推动神经保护和治疗策略的不断发展,为改善缺血性卒中患者的预后带来新的曙光。