低强度经颅聚焦超声刺激保护脑缺血后血脑屏障的完整性

doi:10.4103/1673-5374.335158

摘要/Abstract

摘要：

血脑屏障的破坏是诱发急性缺血性脑卒中血管性水肿和神经细胞死亡的关键。经颅聚焦超声刺激对缺血性脑卒中显示出神经调节和神经保护作用；然而，在缺血性脑卒中急性期，经颅聚焦超声刺激是否能减轻血脑屏障的破坏仍是未知数。为此，实验应用低强度和低频率（0.5 MHz）的经颅聚焦超声刺激干预大脑中动脉闭塞模型小鼠。结果发现，闭塞后2，4或8h，经颅聚焦超声刺激减小了水肿体积，改善了小鼠的神经行为表现，增强紧密连接蛋白1的表达，减少IgG的渗漏，并减少了缺血大脑中炎症因子肿瘤坏死因子α和基质金属蛋白酶9（减少紧密连接的降解）的分泌。这些结果表明，经颅聚焦超声刺激为保护缺血性脑卒中后血脑屏障的完整性提供了一个新的治疗策略。

https://orcid.org/0000-0003-4194-8175 (Guo-Yuan Yang); https://orcid.org/0000-0002-3660-3175 (Ji-Xian Wang)

Abstract: Blood-brain barrier (BBB) disruption underlies the vasogenic edema and neuronal cell death induced by acute ischemic stroke. Reducing this disruption has therapeutic potential. Transcranial focused ultrasound stimulation has shown neuromodulatory and neuroprotective effects in various brain diseases including ischemic stroke. Ultrasound stimulation can reduce inflammation and promote angiogenesis and neural circuit remodeling. However, its effect on the BBB in the acute phase of ischemic stroke is unknown. In this study of mice subjected to middle cerebral artery occlusion for 90 minutes, low-intensity low-frequency (0.5 MHz) transcranial focused ultrasound stimulation was applied 2, 4, and 8 hours after occlusion. Ultrasound stimulation reduced edema volume, improved neurobehavioral outcomes, improved BBB integrity (enhanced tight junction protein ZO-1 expression and reduced IgG leakage), and reduced secretion of the inflammatory factors tumor necrosis factor-α and activation of matrix metalloproteinase-9 in the ischemic brain. Our results show that low-intensity ultrasound stimulation attenuated BBB disruption and edema formation, which suggests it may have therapeutic use in ischemic brain disease as a protector of BBB integrity.

Key words: blood-brain barrier, brain edema, cerebral blood flow, ischemia, matrix metalloproteinase-9, neurobehavioral outcomes, tight junction, transcranial ultrasound

. 低强度经颅聚焦超声刺激保护脑缺血后血脑屏障的完整性[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2022, 17(9): 2058-2063.

Li-Dong Deng, Lin Qi, Qian Suo, Sheng-Ju Wu, Muyassar Mamtilahun, Ru-Bing Shi, Ze Liu, Jun-Feng Sun, Yao-Hui Tang, Zhi-Jun Zhang, Guo-Yuan Yang, Ji-Xian Wang. Transcranial focused ultrasound stimulation reduces vasogenic edema after middle cerebral artery occlusion in mice[J]. Neural Regeneration Research, 2022, 17(9): 2058-2063.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

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延伸阅读

Neural Regen Res：治疗缺血性脑卒中的新方法：低强度经颅聚焦超声刺激#br# 目前，临床上针对缺血性脑卒中的有效治疗方法仍较为缺乏。组织凝血酶原激活剂是唯一经FDA批准用于临床的药物，但它受限于狭窄的时间窗和高出血风险。因此，开发一种新的治疗方法来治疗缺血性脑卒中至关重要。#br# 缺血性脑卒中的病理现象之一是血脑屏障（BBB）功能障碍。越来越多的证据表明，物理治疗可以促进缺血性脑损伤后的血脑屏障修复。在这些方法中，聚焦超声刺激作为一种非侵入性的方法具有明显的优势，具有优越的空间特异性和较深的穿透力。早期聚焦超声刺激的应用主要集中在手术中的高强度聚焦超声（HIFU），而在过去十年中，低强度聚焦超声刺激用于神经调控的应用大大增加。与高强度聚焦超声相比，低强度聚焦超声刺激具有低功率和最小的热效应。低强度聚焦超声刺激已被证明可以激活海马体外和体外的神经元回路，而没有组织损伤。缺血性脑卒中后立即进行的低强度聚焦超声刺激对大鼠有明显的神经保护作用；然而，低强度聚焦超声刺激是否能在缺血性脑损伤后保护血脑屏障尚不清楚。#br# 上海交通大学的杨国源等应用低强度和低频率（0.5 MHz）的经颅聚焦超声刺激干预大脑中动脉闭塞模型小鼠。结果发现，闭塞后2，4或8h，经颅聚焦超声刺激减小了水肿体积，改善了小鼠的神经行为表现，增强紧密连接蛋白1的表达，减少IgG的渗漏，并减少了缺血大脑中炎症因子肿瘤坏死因子α和基质金属蛋白酶9（减少紧密连接的降解）的分泌。说明经颅聚焦超声刺激利于保持缺血性脑卒中后血脑屏障的完整性，从而为缺血性脑卒中的治疗提供了一个新的干预策略。#br# 该研究成果发表于《中国神经再生研究（英文版）》杂志2022年第9期。