低强度脉冲超声(LIPUS):缺血性脑卒中后白质修复与神经功能恢复的新希望

【字体: 时间:2025年04月27日 来源:Research 8.3

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  为解决缺血性脑卒中后白质(WM)损伤及神经功能恢复问题,研究人员开展低强度脉冲超声(LIPUS)对脑卒中后 WM 修复和长期神经功能恢复影响的研究。结果发现 LIPUS 可促进少突胶质前体细胞(OPC)分化和 WM 修复,意义在于为缺血性脑卒中治疗提供新策略。

  在人体的 “小宇宙”—— 大脑中,白质(WM)可是占据了约一半的 “版图”,它主要由髓鞘、轴突纤维和产生髓鞘的少突胶质细胞(OL)构成。一旦发生缺血性脑卒中,白质就会遭受严重打击,像是少突胶质前体细胞(OPC)和成熟少突胶质细胞死亡、髓鞘丢失、轴突变性等问题都会接踵而至,而这一系列变化又和脑卒中后的运动感觉功能障碍、认知能力下降紧密相关。
一直以来,大家把研究重点大多放在保护神经元和促进侧支循环上,却忽视了白质保护的重要性。所以,找到能减少少突胶质细胞死亡、促进髓鞘修复的方法迫在眉睫,这不仅关乎患者的生活质量,更是医学领域亟待攻克的难题。

为了解决这些问题,河北医科大学第二医院的研究人员挺身而出,开展了一项意义重大的研究。他们想弄清楚低强度脉冲超声(LIPUS)这个新兴的治疗手段,对缺血性脑卒中后的白质完整性和髓鞘再生到底有没有作用,又有着怎样的作用机制。经过不懈努力,他们发现 LIPUS 能在脑卒中早期保护少突胶质细胞和神经元,还能促进长期的白质修复和功能恢复,这一成果发表在《Research》上,为缺血性脑卒中的治疗带来了新希望。

研究人员在此次研究中用到了多个关键技术方法。在动物实验方面,构建了远端大脑中动脉闭塞(dMCAO)的小鼠模型模拟缺血性脑卒中。运用行为学评估方法,包括改良神经功能缺损评分(mNSS)、转棒试验、抓力测试和步态分析,来判断小鼠的神经功能。通过 RNA 测序(RNA-seq)筛选差异表达基因,结合免疫荧光染色、Western blot 和实时荧光定量聚合酶链反应(qPCR)等技术检测相关蛋白和基因的表达水平。

下面来详细看看研究结果:

  • LIPUS 改善缺血性脑卒中后长期组织学和功能预后:研究人员通过评估皮质宽度指数(CWI)发现,LIPUS 干预组在脑卒中后 28 天脑萎缩体积明显减小。行为学测试结果显示,LIPUS 能促进脑卒中中后期神经功能缺损的恢复,在早期也有一定改善作用,同时还能减小梗死灶体积,改善脑血流(CBF)恢复情况。
  • LIPUS 改善缺血性脑卒中晚期脑白质完整性:在脑卒中后 28 天,研究人员检测脑白质损伤标记物,发现 LIPUS 组小鼠脑白质损伤修复明显增强,表现为髓鞘碱性蛋白(MBP)强度增加,轴突损伤标记物 SMI32 与 MBP 的比值降低,MBP 表达水平升高,髓鞘覆盖率也更高,这表明 LIPUS 对脑卒中后的髓鞘再生有促进作用。
  • LIPUS 减少缺血性脑卒中早期神经元和 OPC 死亡:在脑卒中后 7 天,研究人员通过免疫染色发现,LIPUS 处理组小鼠大脑皮层中死亡神经元(NeuN+TUNEL+)和 OPC(PDGFR-α+TUNEL+)的数量减少,同时 LIPUS 还能改善早期髓鞘丢失情况。
  • LIPUS 促进缺血性脑卒中后 OPC 分化:研究人员在脑卒中后 14 天分析 OPC 的增殖和分化情况,发现 LIPUS 对 OPC 增殖影响不大,但能显著促进其分化为新的成熟少突胶质细胞(APC+),同时还能上调促分化相关基因(Olig2 和 Sox10)以及髓鞘相关基因(PLP、MBP 和 MOG)的表达水平。
  • LIPUS 下调缺血性脑卒中后 IL-17A 表达和 Notch1 激活:通过 RNA-seq 实验和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,研究人员发现 LIPUS 能下调白细胞介素 - 17A(IL-17A)的表达,抑制 Notch1 信号通路的激活,减少 Notch1 细胞内结构域(NICD)的切割。
  • LIPUS 通过抑制 IL-17A/Notch1 通路促进缺血性脑卒中后 OPC 分化并改善脑白质完整性:研究人员使用 IL-17A 单克隆抗体(IL-17A mAb)抑制 IL-17A 信号通路,发现单独使用 LIPUS、IL-17A mAb 或两者联合使用,都能显著减小脑梗死面积,增加 MBP 和 APC 的表达,改善脑白质完整性,且 IL-17A mAb 组和 LIPUS+IL-17A mAb 组之间无明显差异,这表明 LIPUS 主要通过 IL-17A/Notch1 信号通路发挥作用。

综合研究结论和讨论部分,此次研究意义非凡。LIPUS 通过抑制 IL-17A/Notch1 信号通路,改善了脑卒中后的炎症状态,促进了 OPC 分化和白质修复,进而改善了长期的神经功能恢复。这为缺血性脑卒中以及其他脱髓鞘疾病的治疗提供了一种极具前景的新方法。虽然研究还存在一些不足,比如转录组测序未分离 OPC 或 OL、未深入探究 IL-17A 下降的原因、体外实验不完善等,但这并不影响其为后续研究指明方向,激励着科研人员进一步探索 LIPUS 的治疗潜力,为更多患者带来康复的曙光。

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