NRR：上海交通大学徐志明团队揭示抑制endorepellin表达可促进创伤性脑损伤后功能性血管新生和神经功能恢复
撰文：张倩，荆尧，龚秋源，田恒力，丁军，徐志明
颅内血管丧失或功能障碍是创伤性脑损伤（traumatic brain injury, TBI）特征性表现之一，几乎伴随TBI全病理过程，对TBI患者的结局及神经功能恢复具有重要意义[1-2]。TBI损伤灶周围新生血管不仅为损伤脑组织区域带来氧气和养料，同时参与了神经功能修复及白质重塑[3]。临床研究中亦发现TBI患者脑组织内血管新生程度与神经功能改善关系密切。Endorepellin是串珠素（perlecan）C端片段，广泛存在于基底膜中，有研究表明endorepellin参与肿瘤的生物学进程，并与肌肉组织流失等病理生理过程相关。但血管内皮细胞仍是endorepellin最主要发挥生物作用对象，其可通过影响多条信号通路改变细胞的氧化应激水平、成管能力，并最终发挥拮抗血管生成作用[4]。然而，endorepellin在TBI后血管新生的作用仍缺乏相关研究。
近日，上海交通大学徐志明团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“Endorepellin downregulation promotes angiogenesis and neurological function in mice after experimental traumatic brain injury”的文章。研究发现下调endorepellin表达可以促进小鼠损伤灶周围血管新生并改善小鼠TBI后神经功能恢复，利用同步辐射进行活体小鼠脑血管造影进一步提示endorepellin表达下调后损伤灶周围新生微血管密度较对照组显著提升，且存在灌注功能的血管显著增加。体外实验中，人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells, HUVECs）在低表达endorepellin后细胞成管能力显著增强，进一步探究发现，低表达endorepellin促进内皮细胞成管能力的潜在机制可能与血管生成素1（angiopoietin-1, Ang-1）及血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）相关通路有关。探究调控endorepellin表达水平影响TBI小鼠损伤灶周围功能性血管新生作用及其潜在的分子机制，可为探索促进TBI后微血管新生及神经功能损伤修复提供新的靶点。
TBI发生后，多种原发性及继发性损伤机制发挥作用，导致损伤灶周围微血管损伤及丢失[5]。实验首先观察了TBI小鼠皮层endorepellin随时间变化表达改变，结果表明，TBI后7-14天endorepellin的表达水平达到高峰。既往的研究表明，endorepellin可以影响血管内皮细胞的凋亡和自噬水平，进而抑制血管新生[6-7]。并通过慢病毒转染敲减小鼠脑组织endorepellin后TBI小鼠损伤灶周围血管新生水平显著增加（图1）。利用同步辐射检测活体小鼠微血管灌注情况则发现，endorepellin低表达组小鼠TBI后存在灌注功能的微血管密度较对照组显著升高，这一结果表明微血管新生不仅是数量上的增加，而且功能性即存在灌注功能的微血管数量增加（图2）。在体外实验中，课题组发现慢病毒转染后的HUVECs成管能力显著增强，这一现象可能与endorepellin影响促血管新生相关因子表达有关（图3）。
图1 敲减endorepellin后TBI小鼠损伤灶周围新生血管数量显著增高。（图源：Qian Z, et al., Neural Regen Res, 2024）
图2 利用同步辐射检测TBI小鼠14天后损伤灶周围新生血管密度及灌注功能，敲减endorepellin显著提高了损伤灶周围微血管密度，存在灌注功能的血管亦显著增加。（图源：Qian Z, et al., Neural Regen Res, 2024）
#br#
图3 Endorepellin敲减后，HUVECs促血管生成相关蛋白表达升高。（图源：Qian Z, et al., Neural Regen Res, 2024）
总之，敲减endorepellin对小鼠TBI后损伤灶周围功能性微血管新生能力非常重要。作者的研究表明，endorepellin的表达在TBI后脑组织表达随时间逐渐增高，虽然既往有关于endorepellin主要作用于血管内皮细胞见诸报道，但这一变化对TBI后微血管新生作用尚不明确，在缺血性脑卒中模型中，endorepellin的作用甚至存在争议。因此，课题组在体内外以病毒转染的方式低表达endorepellin。结果证实，敲减endorepellin不仅可以促进损伤灶周围微血管新生，且功能性微血管新生亦显著增加，TBI后小鼠神经功能恢复能力升高。体外实验中，HUVECs细胞在敲减endorepellin后成管能力增强，细胞内相关促血管新生因子表达上升有关，这可能是敲减endorepellin发挥促功能性血管新生的潜在机制。此项研究结果将为促进TBI后功能性血管新生治疗策略提供基础。
当然该研究也存在一定性局限性。首先，该研究只关注了TBI后雄性小鼠恢复期血管新生情况。为提高临床的临床意义，未来的研究应该考虑在各组采用随机的方式使用雌性小鼠，此外，还应注意探索敲减endorepellin后对小鼠TBI后急性期神经生物学的影响。在体外实验中，采用的是人脐静脉内皮细胞，如果使用原代小鼠脑微血管内皮细胞，则更具说服力。最后，研究在具体机制的探索仍具有一定的局限性。
原文链接：https://doi.org/10.4103/1673-5374.382861
参考文献
[1]Jullienne A, Obenaus A, Ichkova A, et al. Chronic cerebrovascular dysfunction after traumatic brain injury. J Neurosci Res. 2016;94(7):609-622.
[2]Wang J, Xie X, Wu Y, et al. Brain-derived extracellular vesicles induce vasoconstriction and reduce cerebral blood flow in mice. J Neurotrauma. 2022;39(11-12):879-890.
[3]Salehi A, Zhang JH, Obenaus A. Response of the cerebral vasculature following traumatic brain injury. J Cereb Blood Flow Metab. 2017;37(7):2320-2339.
[4]Goyal A, Poluzzi C, Willis CD, et al.Endorepellin affects angiogenesis by antagonizing diverse vascular endothelial growth factor receptor 2 (vegfr2)-evoked signaling pathways: Transcriptional repression of hypoxia-inducible factor 1alpha and vegfa and concurrent inhibition of nuclear factor of activated t cell 1 (nfat1) activation. J Biol Chem. 2012;287(52):43543-43556.
[5]Carmeliet P, Jain RK. Molecular mechanisms and clinical applications of angiogenesis. Nature. 2011;473(7347):298-307.
[6]Goyal A, Gubbiotti MA, Chery DR, et al.Endorepellin-evoked autophagy contributes to angiostasis. J Biol Chem. 2016;291(37):19245-19256.
[7]Kapoor A, Chen CG, Iozzo RV. Endorepellin evokes an angiostatic stress signaling cascade in endothelial cells. J Biol Chem. 2020;295(19):6344-6356.
#br#
第一作者：张倩，主要负责小鼠模型制备，体内外病毒转染实验；第一作者（并列）：荆尧，小鼠行为学实验，小鼠脑组织蛋白western blot检测；第一作者（并列）：龚秋源，细胞成管实验，细胞的分子生物学检测。通讯作者：徐志明，实验整体安排及设计，论文撰写；通讯作者（并列）：丁军，统计学方法的制定及统计分析；通讯作者（并列）：田恒力，实验设计，论文撰写指导。特别感谢上海交通大学生物医学工程学院MED-X研究院汤耀辉团队给予的大力支持。
