脑缺血延迟再灌注小鼠血管内皮生长因子上调伴随糖尿病致出血量增加

doi:10.4103/1673-5374.330612

摘要/Abstract

摘要：

再灌注治疗是缺血性脑卒中的首选治疗方法，但因其治疗时间窗短使其应用受到限制；尤其是对于糖尿病患者，其长时间缺血后的再灌注往往伴随着出血的加重，究其机制尚不清楚。实验通过对糖尿病Ins2Akita/+小鼠进行长时间的短暂大脑中动脉阻塞来模拟糖尿病患者接受延迟的机械血栓切除术来阐明这一机制。结果显示，与正常血糖的Ins2+/+小鼠相比，早在再灌注后2h，Ins2Akita/+小鼠就表现出神经功能障碍的快速进展，梗死和出血性转化增加，以及紧密连接蛋白ZO-1的下调和破坏血脑屏障的MMP-2和MMP-9的上调加剧。表明糖尿病导致再灌注后血管的完整性迅速受损，从而导致再灌注22h后死亡和出血性转化的进一步加剧。这一观察与再灌注后2h促血管生成的VEGF及其下游的p-Erk1/2更早、更强的上调有关，表明早期VEGF上调诱发的血管生成过早，导致糖尿病脑卒中的血管迅速崩解。ER应激相关的促凋亡性CHOP在Ins2Akita/+小鼠中过度表达，表明VEGF上调的加剧可能是由糖尿病条件下的ER应激引起的。总之，结果模拟了接受延迟机械血栓切除糖尿病患者的并发症，糖尿病引起的VEGF加速上调可能是加重出血性转化的基本因素。由此认为，抑制VEGF途径是一种潜在的方法，可使糖尿病脑卒中患者的再灌注治疗时间窗延长。

https://orcid.org/0000-0003-4239-6851 (Amy Cheuk Yin Lo)

Abstract: Reperfusion therapy is the preferred treatment for ischemic stroke, but is hindered by its short treatment window, especially in patients with diabetes whose reperfusion after prolonged ischemia is often accompanied by exacerbated hemorrhage. The mechanisms underlying exacerbated hemorrhage are not fully understood. This study aimed to identify this mechanism by inducing prolonged 2-hour transient intraluminal middle cerebral artery occlusion in diabetic Ins2Akita/+ mice to mimic patients with diabetes undergoing delayed mechanical thrombectomy. The results showed that at as early as 2 hours after reperfusion, Ins2Akita/+ mice exhibited rapid development of neurological deficits, increased infarct and hemorrhagic transformation, together with exacerbated down-regulation of tight-junction protein ZO-1 and up-regulation of blood-brain barrier-disrupting matrix metallopeptidase 2 and matrix metallopeptidase 9 when compared with normoglycemic Ins2+/+ mice. This indicated that diabetes led to the rapid compromise of vessel integrity immediately after reperfusion, and consequently earlier death and further aggravation of hemorrhagic transformation 22 hours after reperfusion. This observation was associated with earlier and stronger up-regulation of pro-angiogenic vascular endothelial growth factor (VEGF) and its downstream phospho-Erk1/2 at 2 hours after reperfusion, which was suggestive of premature angiogenesis induced by early VEGF up-regulation, resulting in rapid vessel disintegration in diabetic stroke. Endoplasmic reticulum stress-related pro-apoptotic C/EBP homologous protein was overexpressed in challenged Ins2Akita/+ mice, which suggests that the exacerbated VEGF up-regulation may be caused by overwhelming endoplasmic reticulum stress under diabetic conditions. In conclusion, the results mimicked complications in patients with diabetes undergoing delayed mechanical thrombectomy, and diabetes-induced accelerated VEGF up-regulation is likely to underlie exacerbated hemorrhagic transformation. Thus, suppression of the VEGF pathway could be a potential approach to allow reperfusion therapy in patients with diabetic stroke beyond the current treatment window. Experiments were approved by the Committee on the Use of Live Animals in Teaching and Research of the University of Hong Kong [CULATR 3834-15 (approval date January 5, 2016); 3977-16 (approval date April 13, 2016); and 4666-18 (approval date March 29, 2018)].

Key words: blood-brain barrier, brain injury, diabetes mellitus, hemorrhagic transformation, infarct, ischemia/reperfusion injury, middle cerebral artery occlusion, mouse model, stroke, vascular endothelial growth factor

. 脑缺血延迟再灌注小鼠血管内皮生长因子上调伴随糖尿病致出血量增加[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2022, 17(7): 1566-1575.

Angela Ka Wai Lai, Tsz Chung Ng, Victor Ka Lok Hung, Ka Cheung Tam, Chi Wai Cheung, Sookja Kim Chung, Amy Cheuk Yin Lo. Exacerbated VEGF up-regulation accompanies diabetes-aggravated hemorrhage in mice after experimental cerebral ischemia and delayed reperfusion[J]. Neural Regeneration Research, 2022, 17(7): 1566-1575.

参考文献

引言

出版重点

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延伸阅读

Neural Regen Res：再灌注治疗前给予VEGF拮抗剂可延长糖尿病脑卒中患者治疗的时间窗

1型和2型糖尿病使缺血性脑卒中的患病风险分别增加6.3和2.3倍。糖尿病脑卒中患者预后差，死亡率高。目前大血管闭塞的标准治疗方法是溶栓治疗结合血管内血栓切除。然而，这种再灌注疗法因其狭窄的治疗时间窗而受到限制。结合对糖尿病/高血糖患者再灌注治疗后颅内出血风险增加的担忧，糖尿病患者接受这些有益治疗的比例较低。

虽然已出现了在高血糖/糖尿病动物模型中开展的缺血性脑卒中研究，但现有的大多数关于小鼠的研究缺血时间较短（0.5-1.5小时）或永久性闭塞，从而达到降低动物死亡率的目的。这些实验模式使长时间缺血和延迟再灌注下的糖尿病加重结果的机制几乎未得到研究。因此，在将再灌注疗法的窗口期扩大到糖尿病卒中患者方面，仍然进展有限。然而，快速和完全的再灌注对于改善卒中患者的预后非常重要。

为填补这一基础研究与临床实际情况之间的空白，香港大学李嘉诚医学院的Angela Ka Wai Lai等开展动物实验，使用1型糖尿病的模型Ins2^Akita/+小鼠和2h长的短暂性大脑中动脉阻塞（MCAO）来模拟糖尿病卒中患者的延迟机械血栓切除，并研究糖尿病患者长时间缺血后脑内出血加剧的因果关系。使用Ins2^Akita/+小鼠研究了糖尿病并发症。这项研究的结果将有助于寻找潜在的干预措施，通过识别抑制目标来缓解糖尿病脑卒中患者加重的出血，从而延长机械血栓切除术的治疗时间。

该研究证明，糖尿病状况可能在长期缺血后再灌注阶段出血转化的迅速加剧中起重要作用。Lai等推测，在糖尿病而非正常血糖条件下出现的这种快速恶化至少部分是由糖尿病加重的再灌注后不久的过早VEGF上调造成的，它通过快速触发血管崩解而产生有害影响，而这种过早的VEGF加重与糖尿病增强的CHOP表达有关。

出血加重是糖尿病/高血糖脑卒中患者再灌注治疗面临的一个主要问题。这种不利影响导致糖尿病患者在治疗时间窗后禁忌再灌注治疗。通过推测VEGF上调加剧与出血之间的关系，该研究提出了使用VEGF拮抗剂缓解糖尿病脑卒中患者延迟再灌注治疗后出血加剧的潜在策略。在再灌注治疗前给予VEGF拮抗剂，如贝伐单抗和舒尼替尼，可能会减弱VEGF引起的血管过早崩解，从而限制出血转化，延长糖尿病脑卒中患者再灌注治疗的时间窗，以获得更好的临床效果。

上述研究结果发表于《中国神经再生研究（英文版）》杂志2022年第7期。