远程缺血后处理通过 TK/BK/B2R 介导的 PI3K/AKT 通路抑制海马线粒体凋亡改善脑缺血再灌注损伤所致认知功能障碍:新突破与潜在治疗策略

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:Molecular Neurobiology 4.6

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  为解决缺血性脑卒中后认知障碍的治疗难题,研究人员开展了关于远程缺血后处理(RIPostC)对脑缺血再灌注损伤(CIRI)诱导的认知功能障碍影响的研究。结果发现 RIPostC 可通过调节 TK/BK/B2R 介导的 PI3K/AKT 通路抑制海马神经元线粒体凋亡,为治疗认知障碍提供新策略。

  在当今医疗领域,脑卒中是全球范围内导致残疾和死亡的重要原因之一。脑卒中不仅会使患者肢体运动功能受损,还常常引发认知障碍,如抑郁、焦虑、学习能力下降和记忆力减退等。这些认知问题严重降低了患者的生活质量,给家庭和社会带来沉重负担。尽管多学科发展在改善脑卒中预后方面有一定成效,但脑卒中后认知障碍仍然普遍存在且难以解决。因此,探寻创新有效的干预策略迫在眉睫。
在此背景下,复旦大学的研究人员开展了一项关于远程缺血后处理(Remote Ischemic Postconditioning,RIPostC)对脑缺血再灌注损伤(Cerebral Ischemia–Reperfusion Injury,CIRI)诱导的认知功能障碍影响的研究。该研究成果发表于《Molecular Neurobiology》杂志。

研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面,建立了大鼠大脑中动脉闭塞再灌注(Middle Cerebral Artery Occlusion Reperfusion,MCAO/r)模型,将 40 只成年雄性 Sprague–Dawley 大鼠分为假手术组(Sham)、MCAO 组、RIPostC 组和 RIPostC + HOE140 注射组。通过神经行为学评估,包括改良神经功能缺损评分(modified neurological severity score,mNSS)、Morris 水迷宫(Morris Water Maze,MWM)测试和新物体识别测试(Novel Object Recognition Task,NORT),来评价大鼠的神经功能和认知功能。利用磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)测量海马局部梗死体积,TUNEL 染色量化海马神经元凋亡率,蛋白质免疫印迹法(Western Blot,WB)检测缺血海马组织中激肽释放酶(Kallikrein,TK)和线粒体凋亡相关蛋白的表达水平,酶联免疫吸附测定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,ELISA)检测血清和缺血半暗带中缓激肽(Bradykinin,BK)的表达。在细胞实验方面,使用氧糖剥夺 / 复氧(Oxygen Glucose Deprivation/Re-oxygenation,OGD/r)的 HT-22 细胞模型,通过 WB 检测凋亡相关蛋白和 PI3K/AKT 通路蛋白,Annexin-V/PI 流式细胞术和细胞活力试剂盒检测 HT-22 细胞凋亡率,JC-1 染色和活性氧染色评估线粒体状态,并利用 PI3K 抑制剂 LY294002 进行相关实验。

研究结果如下:

  • RIPostC 上调缺血海马中 BK 浓度:长期使用 RIPostC 显著增加内源性 TK 和 BK 水平,静脉注射 HOE140 不影响 BK 表达。研究人员对术后 7 天和 14 天缺血海马中 TK 浓度以及血清和缺血半暗带中 BK 浓度进行检测,发现 RIPostC 处理 14 天后,TK 浓度显著增加,同时 BK 在血清和缺血半暗带中的水平也显著升高。
  • RIPostC 通过激活 B2R 调节 MCAO/r 后大鼠的认知功能:神经行为学测试表明,RIPostC 显著改善大鼠的神经行为恢复,B2R 拮抗剂 HOE140 可逆转这种治疗效果。mNSS 评分显示,RIPostC 组在 MCAO/r 后第 7 天和第 14 天的评分较 MCAO 组显著改善;MWM 测试中,RIPostC 组大鼠在目标象限的停留时间和穿越平台的总次数增加;NORT 测试中,RIPostC 组大鼠对新物体的偏好更好,而 HOE140 的使用削弱了这些改善效果。
  • RIPostC 通过 B2R 减少海马梗死面积和神经元凋亡:MRI 图像显示 RIPostC 干预可减少海马梗死面积,TUNEL 染色和 WB 分析表明 RIPostC 显著减少缺血海马中神经元凋亡,且这种抗凋亡作用通过激活 B2R 实现。在 RIPostC 组中,海马梗死区域的 T2 高信号减弱,凋亡神经元数量减少,同时抗凋亡蛋白 Bcl-2 表达上调,促凋亡蛋白 Bax、Cyt c、cleaved caspase-3 和 cleaved caspase-9 表达下调,而 HOE140 的使用使这些变化逆转。
  • BK 通过激活 B2R 显著减少 OGD/r 介导的 HT-22 细胞凋亡:体外实验表明,BK 在 5 μM 浓度下可显著减轻 OGD/r 诱导的 HT-22 细胞凋亡,其抗凋亡作用依赖于 B2R 的激活。CCK8 实验确定了 BK 的合适浓度,后续实验发现 BK 可调节线粒体凋亡相关蛋白表达,减少细胞凋亡比例,改善线粒体功能,而 HOE140 可抑制 BK 的这些作用。
  • RIPostC 通过激活 PI3K/AKT 细胞内通路减少缺血缺氧介导的海马神经元线粒体凋亡:研究发现 RIPostC 通过激活 B2R/PI3K/AKT 通路抑制 CIRI 诱导的海马神经元线粒体凋亡。WB 分析显示,RIPostC 处理显著增加缺血海马区域 p-PI3K/PI3K 和 p-AKT/AKT 的磷酸化比例,细胞实验中 BK 干预也有类似效果,且 PI3K 抑制剂 LY294002 可削弱 BK 的抗凋亡作用。

研究结论表明,RIPostC 在缺血性脑卒中急性期应用,可通过激活 PI3K/AKT 信号通路,抑制海马内源性 TK/BK/B2R 介导的线粒体凋亡,显著改善认知功能障碍。该研究为基于 RIPostC 的急性缺血性脑卒中及凋亡相关缺血性损伤的无创治疗提供了新的见解和有力证据。然而,研究也存在一些局限性,如需要建立 TK/BK/B2R 基因敲除大鼠模型进一步验证结果,更多体内研究验证 RIPostC 后大鼠神经元中 PI3K/AKT 信号通路的激活情况,以及开展基因组或蛋白质组分析全面评估 RIPostC 对线粒体凋亡的抑制作用等。尽管如此,该研究仍然为脑卒中后认知障碍的治疗开辟了新的方向,具有重要的理论和临床意义,有望为未来相关治疗策略的开发提供关键参考 。
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