人类诱导多能干细胞来源运动神经元(MNs)的生成克服了人类组织获取途径的限制,为肌张力障碍和肌萎缩性脊髓侧索硬化等运动神经元疾病的建模提供了前所未有的方法。通过不同策略生成的运动神经元在纯度、成熟度、表征甚至神经元特性方面都可能表现出很大差异,从而导致疾病建模和药物筛选的结果各不相同。然而,很少有人进行比较研究来确定通过不同方案制备的运动神经元之间的异同。实验通过慢病毒递送转录因子(Lenti-MNs)和化学诱导(ciMNs)方法制备了人类诱导多能干细胞来源运动神经元,并进行了系统的比较分析。结果发现,这两种方法生成的运动神经元都表现出典型的运动神经元形态,并能强有力地表达运动神经元特异性标记,如核同源转录因子 9和胆碱乙酰转移酶。ciMNs 方案利用小分子组合诱导运动神经元分化,成熟时间明显缩短,仅为 35 d,而 Lenti-MNs 为 46 d。此外,Lenti-MNs 适用于下游生化分析,而 ciMNs 则更适用于治疗方法,因为它们避免了慢病毒的使用。这两种方法都能生产出高纯度(>95%)和高产量的运动神经元。ciMNs 和 Lenti-MNs 在运动神经元标记和成熟标记方面没有发现明显差异。这些可靠的方法为研究人员提供了研究运动神经元疾病和潜在治疗策略的有力工具。
https://orcid.org/0000-0002-2149-2599 (Baojin Ding)
小胶质细胞是缺血性脑卒中后大脑中最初激活的免疫细胞。线粒体功能障碍会加剧小胶质细胞介导的脑卒中后神经炎症。Caspase 激活和招募结构域 19(CARD19)可触发巨噬细胞的先天性免疫信号传导;然而,CARD19 在小胶质细胞生物学和缺血性脑卒中中的功能仍然难以捉摸。实验发现,在缺血性卒中后半暗带区,小胶质细胞CARD19显著升高。在小胶质细胞中条件性敲减CARD19加重了卒中后神经炎症,并恶化了卒中结局。进一步研究发现,CARD19定位于线粒体,促进线粒体膜间桥(MIB)组分的组装,而小胶质细胞CARD19缺失导致线粒体嵴超微结构和功能损伤,加重炎症反应。这些结果表明,通过靶向CARD19维持线粒体嵴结构可能是一种改善缺血性卒中后神经炎症和挽救缺血半暗区的治疗新策略。
https://orcid.org/0000-0001-7887-5286 (Yun Xu); https://orcid.org/0000-0002-0403-0034 (Pinyi Liu)
小胶质细胞介导的神经炎症在缺血性脑卒中中至关重要;因此,了解其调控作用可能有助于开发治疗缺血性脑卒中的新方法。Chemerin 15是一种源自Chemerin的含15个氨基酸残基的多肽,可通过结合ChemR23调节巨噬细胞极化,并降低外周炎症模型中炎症细胞因子的表达;然而,其对小胶质细胞和脑卒中的影响仍然未知。此次实验利用氧糖剥夺小胶质细胞BV2细胞和脑缺血再灌注小鼠模型来探索C15的作用以及潜在机制。结果发现,氧糖剥夺后BV2细胞被激活,呈M1表型极化。Chemerin 15可促进BV2细胞向M2表型转化,增加抗炎细胞因子表达。进一步将BV2细胞与HT-22细胞共培养,发现Chemerin 15可减少HT-22细胞的凋亡。进一步研究表明,Chemerin 15的这些作用可能通过与膜表面受体ChemR23结合并诱导其内化,从而激活腺苷5′-单磷酸活化蛋白激酶和抑制核因子κB来实现。上述变化可被ChemR23受体拮抗剂α-NETA逆转。同时在脑缺血再灌注小鼠模型中,Chemerin 15可调节小胶质细胞极化,缩小脑梗死体积和神经元凋亡,促进认知和神经功能恢复。上述结果表明,Chemerin 15可通过结合ChemR23,调节AMPK/NF-κB信号通路,抑制小胶质细胞介导的炎症反应,从而减少神经元凋亡,并促进缺血性脑卒中后的功能恢复。
https://orcid.org/0000-0002-1588-7076 (Jinglun Li); https://orcid.org/0000-0002-9907-3722 (Lan Wen)
最新研究表明,脑卒中可导致神经元铁超载和脂质过氧化。枸杞糖肽(LbGp)具有低分子量和强抗氧化性的特点,其缓解脑卒中铁氧化的潜力正受到关注。实验假设枸杞糖肽因其强大的抗氧化特性可有效减轻缺血性神经元内的铁超载。实验在大脑中动脉阻塞大鼠模型缺血 24h后开始连续 7 d灌胃枸杞糖肽。此外,还采用了铁蛋白沉积抑制剂 Liproxstatin-1和铁蛋白沉积激活剂 Erastin 作为对照。结果显示,枸杞糖肽治疗显著缩小了缺血性脑卒中大鼠的梗死体积,减少了神经元死亡,改善了感觉运动和记忆功能,缓解了焦虑和抑郁样行为。枸杞糖肽还能有效降低大脑皮质缺血半暗带的铁离子含量。它还能下调铁离子和氧化蛋白的表达,如转铁蛋白受体 1、二价金属转运体 1和乙酰-CoA 合成酶、 和酰基辅酶A合成酶长链家族成员4等抗铁蛋白和抗氧化蛋白的表达,如铁转铁蛋白 1、溶质运载家族 7 成员 11、谷胱甘肽和谷胱甘肽过氧化物酶 4的表达。然而,当使用激活剂 Erastin 诱导铁变态反应时,这些有益作用被逆转。因此,枸杞糖肽对缺血性脑卒中的积极作用可能是通过激活抗铁蛋白沉积途径和抗氧化系统 Xc-谷胱甘肽-谷胱甘肽过氧化物酶 4途径介导的。总之,此研究成果凸显了枸杞糖肽作为缺血性脑卒中神经保护剂的应用潜力。
https://orcid.org/0000-0003-2291-640X (Jian Wang); https://orcid.org/0000-0003-4039-4246 (Kwok-Fai So);
https://orcid.org/0009-0000-7042-128X (Yiwen Ruan)
近年来,神经调节蛋白1在脑缺血中表现出了良好的神经保护作用,但其作用机制尚在研究中。实验收集了急性脑梗死患者的血块和配对外周血样本,以分析神经调节蛋白1的来源。此外,还建立了大脑中动脉阻塞小鼠模型,研究神经调节蛋白1对大脑中动脉阻塞小鼠的治疗效果及其潜在的分子生物学机制。结果显示,急性脑梗死患者血清中的神经调节蛋白1水平明显升高,与神经功能损伤的严重程度和临床预后相关。通过单细胞测序,在外周血单核细胞中发现了神经调节蛋白1阳性的巨噬细胞,这些巨噬细胞在缺血后会产生神经调节蛋白1。此外,神经调节蛋白1在促进梗死区域的修复、减轻神经元和髓鞘损伤以及改善小鼠整体行为恢复方面具有潜力。神经调节蛋白1可通过梗死区域的血管生成发挥这些神经保护作用,而这种血管生成促进作用是由 Akt/mTOR/VEGF 依赖性信号通路介导的。结果表明,外周来源的巨噬细胞是脑卒中后神经调节蛋白1的来源。神经调节蛋白1通过Akt/mTOR/VEGF依赖性信号通路促进缺血性脑卒中后血管生成,从而发挥神经保护作用,具有广阔的临床应用前景。
https://orcid.org/0000-0002-4548-4489 (Zhenhua Zhou);
https://orcid.org/0000-0002-9928-1898 (Yun Luo)
干细胞疗法具有治疗脑损伤的前景,其中神经干细胞能够通过形成新的神经细胞来修复损伤并支持神经功能的恢复。然而,优化神经干细胞植入受损脑区以及增强细胞功能仍然具有挑战性。丝素蛋白是一种从蚕丝中提取的天然蛋白质,具有良好的生物相容性和卓越的组织工程性能。丝素蛋白的生物降解性、机械稳定性和促进细胞生长的能力使其在生物医学领域具有广泛的前景。丝素蛋白纳米材料是一种将丝素蛋白加工成纳米结构的特殊材料,其与块状丝素蛋白材料相比,具有更大的表面积、更高的生物活性分子负载能力以及更强的细胞相互作用。此次实验首先从14周龄胚胎中提取人源性神经干细胞。然后以丝素蛋白纳米材料负载神经干细胞,确定1%丝素蛋白纳米材料是支持人源性神经干细胞生长和神经营养因子释放的最佳浓度。最后对缺氧缺血性脑损伤大鼠模型植入1%丝素蛋白纳米材料,结果显示,与单独使用人源性神经干细胞治疗相比,丝素蛋白水凝胶搭载人源性神经干细胞在缓解脑组织损伤、改善脑内微环境中神经营养因子分泌、促进运动和认知功能恢复方面效果更为显著。这些研究表明,这种丝素蛋白纳米材料可通过促进人源性神经干细胞的神经元分化,并支持神经营养因子分泌,从而促进缺氧缺血性脑损伤后神经功能的恢复。提示丝素蛋白纳米材料搭载人源性神经干细胞可成为治疗缺氧缺血性脑病的潜在策略。
https://orcid.org/0000-0002-0493-296X (Jing Liu)
脑卒中后,多数患者会出现不同程度的上肢功能功能障碍。双侧上肢训练可帮助脑卒中患者恢复运动,但尚不完全了解大脑和肌肉在这种训练中是如何协同工作的。因此在中国中山大学附属第七医院进行的一项病例对照研究中,观察了21例脑卒中患者和17名健康对照在双侧上肢训练期间大脑和肌肉活动之间的联系。通过功能性近红外光谱和表面肌电图分别检测大脑皮质氧合变化和上肢肌肉收缩信号。结果显示,在双侧上肢训练中与健康对照组相比,脑卒中患者功能连接性降低,而患侧屈肌出现更多不规则的肌肉活动,且脑卒中患者多个脑区表面肌电图信号特征与脑氧合指标存在显著相关性。这些发现表明双侧上肢训练是一种有效的康复方法,能够通过促进大脑功能连接和改善肌肉活动模式,改善脑卒中患者的上肢运动功能。
https://orcid.org/0000-0002-7958-4082 (Dongfeng Huang);
https://orcid.org/0009-0008-4119-0687 (Yan Tang)
放射性脑损伤是头颈部肿瘤放射治疗最严重的并发症,其预防和治疗方法有限。原位神经再生技术在多种神经退行性疾病和神经创伤中显示出潜在的治疗效果。因此,实验对放射性脑损伤小鼠模型中行过表达神经转录因子NeuroD1的原位神经再生技术。结果显示,这种方法可将损伤部位中的反应性星形胶质细胞转分化为神经元,增加神经元密度,保护内源性神经元,减少小胶质细胞活化、外周CD8+T细胞浸润以及血管生成,从而缩小病变体积。此外,实验进一步通过普通转录组测序探索了NeuroD1原位神经再生技术的潜在机制,发现神经发生相关基因上调,免疫反应相关和血管生成相关基因下调。此外将NeuroD1原位神经再生技术应用于丘脑出血性脑卒中小鼠模型中,也可将反应性星形胶质细胞转化为神经元,并抑制小胶质细胞的活化。综上,NeuroD1原位神经再生技术为治疗放射性脑损伤和出血性脑卒中提供了一种新方法,也为在延迟性脑损伤治疗提供了新思路。
https://orcid.org/0000-0001-8989-9048 (Yongteng Xu); https://orcid.org/0000-0002-1857-3670 (Gong Chen);
https://orcid.org/0000-0002-6353-6107 (Yamei Tang); https://orcid.org/0009-0009-8371-671X (Yajie Sun)
乳酸盐是一种代谢副产物,在多项研究中显示出神经保护特性,可增强急性脑损伤患者的脑微循环并降低颅内压。然而,乳酸盐在蛛网膜下腔出血中的保护机制仍完全不清楚。实验发现通过腹腔注射的方式补充乳酸能够显著改善蛛网膜下腔出血小鼠的神经行为学评分以及炎症指标。乳酸还能够在引起在体外蛛网膜下腔出血模型中HT22 细胞脂质代谢改变。同时,发现补充乳酸后,24h蛛网膜下腔出血小鼠星形胶质细胞出现的脂滴数量较对照组增加,然而在 72 h脂滴数量显著降低。这一动态过程提示乳酸通过限时性调控脂滴生成影响疾病进程,其作用可能依赖于早期脂质储备的快速建立与后续代谢清除的协同机制。实验还发现抑制脂质合成后能显著降低小鼠神经行为学评分以及增加细胞凋亡,抑制 Plin5 可导致共培养下星形胶质细胞脂滴减少并显著增加细胞凋亡,进一步揭露着乳酸的早期阶段保护作用是通过促进神经元脂质合成以及星形胶质细胞的脂滴形成来产生。这些结果表明,乳酸通过调节脂质代谢,可成为治疗蛛网膜下腔出血的潜在药物。
https://orcid.org/0000-0001-5866-5169 (Zibin Liang);
https://orcid.org/0000-0002-5126-6840 (Jikai Wang);
https://orcid.org/0000-0002-2202-7680 (Fei Liu)
认知障碍是蛛网膜下腔出血后长期神经功能障碍的主要表现之一。目前缺乏预测长期预后的生物标志物。为验证端粒长度可作为蛛网膜下腔出血期预后的预测标志物。实验小鼠对蛛网膜下腔出血小鼠模型进行的神经行为评估获得综合神经学测试分数。同时,使用qPCR分析从耳耳廓组织和脑组织提取的DNA的相对端粒长度。此外,采用蛋白质组学分析研究海马组织中蛋白质表达的差异。蛛网膜下腔出血小鼠表现出长期的神经认知障碍。端粒长度与神经测试分数之间存在显著的正相关。蛛网膜下腔出血小鼠的海马组织中乙酰辅酶A合成酶-2表达降低,核糖体相关蛋白、能量代谢和细胞信号转导的表达异常。蛛网膜下腔出血小鼠脑组织中的端粒长度缩短,海马代谢紊乱。端粒长度可作为实验性SAH后小鼠长期认知功能的预测标志物。
https://orcid.org/0000-0002-3184-1502 (Jianmin Zhang);
https://orcid.org/0000-0002-0389-7453 (Jun Mo)
铁死亡在脑出血的神经损伤中起着关键作用,并与鼠双微体同源基因2的上调有关。研究与鼠双微体同源基因2相关的铁蛋白沉积的机制可以发现治疗脑出血的新疗法。实验通过对 BV2 小胶质细胞进行氧糖剥夺联合血红素处理建立了脑出血体外模型。通过 RNA 干扰转导和慢病毒过表达研究了鼠双微体同源基因2在调控铁死亡中的作用。此外,还构建了使用和不使用鼠双微体同源基因2抑制剂brigimadlin的脑出血小鼠模型。结果发现,鼠双微体同源基因2失调与氧糖剥夺结合血红素诱导的BV2小胶质细胞铁死亡和M1/M2极化有关。鼠双微体同源基因2诱导谷胱甘肽过氧化物酶4泛素化和降解,从而调节BV2小胶质细胞的铁死亡和炎症反应。WTAP可诱导鼠双微体同源基因2 N6-甲基腺苷修饰,并调节铁氧化和炎症反应。体内分析表明,brigimadlin能改善脑出血小鼠的神经功能缺损和空间记忆。总之,WTAP调节鼠双微体同源基因2 N6-甲基腺苷修饰,鼠双微体同源基因2诱导谷胱甘肽过氧化物酶4泛素化和降解。这种调控促进了脑出血的小胶质细胞铁死亡和炎症反应,表明鼠双微体同源基因2-谷胱甘肽过氧化物酶4-铁死亡调控轴具有神经毒性作用。这些发现为治疗脑出血相关脑损伤找到了潜在的基因治疗靶点谷胱甘肽过氧化物酶4。
https://orcid.org/0000-0002-9119-0115 (Rongcai Jiang); https://orcid.org/0000-0002-4900-8957 (Fang Cao)
恐惧的过度泛化与精神障碍和认知能力下降有关。最近的研究表明,背侧齿状回中的记忆印迹细胞被整合成功能异质的集合体,分别参与情境恐惧记忆的泛化和辨别。然而,促进恐惧泛化的细胞内信号仍有待全面阐明。实验利用神经元活性依赖的标记(RAM)系统标记并操纵了背侧齿状回中由情境恐惧条件激活的c-Fos+和Npas4+集合。结果显示,通过过表达 NaChBac 增加 Fos依赖的神经元集合的兴奋性,或通过过表达Kir2.1降低Npas4依赖的的神经元集合的兴奋性,都能促进恐惧记忆的泛化。此外,CRISPR介导的背侧齿状回神经元中自噬蛋白Atg5或Atg7的下调抑制了c-Fos的激活,但没有抑制Npas4。在Fos依赖的或Npas4依赖的的神经元集合中敲除Atg5或Atg7会导致神经元兴奋性的增加和棘突密度的降低。然而,在Fos依赖的神经元集合中敲除Atg7会促进记忆泛化,而在Npas4依赖的的神经元集合中敲除Atg5或Atg7会增加焦虑水平。这些结果有助于理解记忆印迹的不同可塑性是如何参与调节恐惧记忆泛化和焦虑的。
https://orcid.org/0000-0002-2351-6873 (Feifei Wang)
星形胶质细胞是中枢神经系统中数量最多的胶质细胞,具有多种功能,在结构完整性、突触形成和神经传导方面发挥着关键作用。这些细胞具有明显的区域异质性,对不同的神经系统疾病表现出不同的反应。星形胶质细胞形态和功能的这种多样性对于了解正常大脑功能和神经系统疾病的潜在机制至关重要。针对这一问题,实验开发了一种双腺病毒系统(dual-AAV, DAS),用于小鼠大脑中星形胶质细胞的选择性和稀疏标记,并在多个脑区验证了其高效性。通过GfaABC1D启动子驱动Cre重组酶和增强型绿色荧光蛋白表达,利用尾静脉注射PHP.eB病毒或立体定位注射,在C57BL/6J小鼠的12个脑区实现特异性标记。结合共聚焦显微镜三维重建,实验揭示了星形胶质细胞在分支复杂度、面积大小等方面的形态异质性。此外,通过坐骨神经分支选择性损伤模型和化学遗传学操作,双腺病毒系统不仅能清晰呈现细胞形态,还可调控细胞功能,显示出其在形态与功能研究中的双重潜力。进一步分析表明,不同脑区的形态差异可能与其分区功能相关。这种创新方法不仅能让人们更全面地了解星形胶质细胞在神经损伤中的变化,还能让人们更全面地了解星形胶质细胞在多种神经疾病中的变化,因此对未来的研究大有可为。选择性标记和研究不同脑区星形胶质细胞的能力为揭示这些重要细胞的复杂性及其在生理和病理条件下的作用提供了强有力的工具。
https://orcid.org/0000-0002-2997-3450 (Jie Wang);
https://orcid.org/0000-0003-0145-0081 (Hanbing Wang)
单核细胞在脑卒中后免疫浸润中起着至关重要的作用;然而,单核细胞在缺血性脑卒中中协调的复杂免疫调节网络仍不明确。实验采用了一种结合单细胞和批量转录组学的多组学方法。CellChat 分析揭示了细胞间的通讯网络。通过 Lasso 回归确定了关键基因,并建立了预测模型。利用 ssGSEA 对免疫细胞浸润动态进行了量化。GSEA 和 GSVA 分析了核心基因的疾病调控通路。利用mircode和RcisTarget研究了MicroRNAs网络和转录因子。实验进一步采用氧糖剥夺和大脑中动脉阻塞模型进行验证,重点研究 Abhd2 对单核细胞功能的影响。结果发现,大脑中动脉阻塞脑组织样本中单核细胞含量明显升高,并确定了与免疫炎症、趋化因子信号转导和细胞受体功能相关的关键单核细胞基因。实验鉴定了 7 个单核细胞关键基因(SERPINH1,TCF4,ABHD2,PLAC8,GNGT2,CDH5,SLC22A8),并构建高精度预测模型。CD274 与这 7 个基因密切相关,表明这是一个潜在的免疫调节轴。体内脑缺血模型验证外周单核细胞关键基因显著差异;体外氧糖剥夺实验发现 Abhd2 过表达可促进单核细胞增殖与吞噬、降低活性氧生成。总之,实验绘制了脑卒中后单核细胞通讯网络图,确定了关键信号通路,阐明了调控机制,并验证了关键基因(尤其是 Abhd2)的功能重要性。这些发现为开发针对缺血性脑卒中的免疫调节疗法和精准诊断奠定了基础。
https://orcid.org/0000-0003-2090-6320 (Mengqi Zhang)
热休克蛋白β1可能参与调控细胞的铁死亡过程。有研究表明Hspb1表达在脑卒中后上调。但是,热休克蛋白β1在脑缺血再灌注损伤中的具体作用机制尚不清楚,需要进一步研究以阐明。实验通过使用脑缺血损伤的体内和体外模型:C57BL/6J小鼠的大脑中动脉阻塞再灌注和BV-2小胶质细胞的氧糖剥夺复氧复糖。结果发现,热休克蛋白β1的过表达显著缩小了模型小鼠的脑梗死体积,减轻了神经元丢失,并改善了神经功能预后。机制上,热休克蛋白β1通过抑制小胶质细胞中的脂质过氧化、细胞内铁积累及活性氧生成,同时增强GPX4表达并抑制核因子κB通路激活,发挥保护作用。值得注意的是,使用佛波酯12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯(phorbol 12-myristate 13-acetate)药理学激活核因子κB可逆转热休克蛋白β1的保护效应,证实该通路的功能相关性。总之,热休克蛋白β1通过调节核因子κB/GPX4信号轴,抑制小胶质细胞的铁死亡和促炎性活化,从而对脑缺血再灌注损伤发挥神经保护作用。这些发现确立了热休克蛋白β1作为小胶质细胞中核因子κB/GPX4轴的关键调节因子,为抑制缺血性脑卒中的铁死亡和炎症提供了双靶点策略。
https://orcid.org/0000-0002-1937-2766 (Hongjian Zhang);
https://orcid.org/0000-0002-6154-3602 (Pengfei Yang)
长期暴露于环境中的细颗粒物(PM2.5)会增加人类神经中毒的风险。然而,有关慢性 PM2.5 诱发抑郁样行为的内在机制和潜在治疗策略的研究仍然很少。实验首先通过构建长达15周的真实世界PM2.5实验动物暴露模型,发现暴露组小鼠出现抑郁样行为,同时伴随着脑组织中氧化应激反应加重,星形胶质细胞异常活化。以此为基础,通过构建双侧和单侧星形胶质细胞特异性的Nrf2敲低(KD)小鼠模型,证实星形胶质细胞与小胶质细胞之间的通讯因星形胶质细胞中Nrf2缺失而受到干扰。当抑制星形胶质细胞Nrf2表达,小胶质细胞的吞噬能力随之被减弱,最终加重了小鼠的抑郁样行为。从健康干预的角度出发,实验筛选了3种具有抗氧化作用的植物化学物,发现原花青素能够通过靶向激活星形胶质细胞的Nrf2信号通路,恢复氧化还原稳态,改善PM2.5暴露所引起的抑郁样行为,并减少神经元损伤。以上研究提示膳食补充原花青素可能是预防空气污染所致神经损伤的一种有效干预手段。
https://orcid.org/0009-0006-4349-2473 (Xiaobo Li); https://orcid.org/0000-0001-5442-2071 (Hanqing Chen)
血管性认知障碍和痴呆(VCID)是一种由慢性大脑低灌注引起的退行性神经系统疾病,目前尚无有效的针对病因的治疗方法。间歇性缺氧(IH)已被证明可增加小鼠的脑血流量(CBF),然而,目前尚不清楚这种干预措施是否对血管性认知障碍和痴呆有效。为此,实验使用双侧颈动脉狭窄方法构建了血管性认知障碍和痴呆模型,在建模前后分别进行间歇性缺氧干预治疗。结果发现间歇性缺氧可增加血管性认知障碍和痴呆模型小鼠前额叶皮质和海马的脑血流量、氧饱和度和微循环,而不会造成神经血管损伤。同时间歇性缺氧还可显著改善了血管性认知障碍和痴呆模型小鼠的认知功能,且间歇性缺氧后处理比预处理更为有效。小鼠脑微循环和脑血流量的改善与认知恢复呈正相关。即使在存在高脂肪高果糖饮食诱导的合并症的血管性认知障碍和痴呆小鼠中,间歇性缺氧后处理也显示出对认知能力的保护作用。进一步蛋白质组学分析得出线粒体保护是其关键机制,特别是上调NDUFB8表达和线粒体复合物I活性。上述发现表明,间歇性缺氧是一种潜在的非侵入性预防和治疗血管性认知障碍和痴呆的策略。
哺乳动物前脑室管膜是否含有成年神经干细胞已经争论了20余年。此次实验采用单细胞RNA测序来分析成年小鼠前脑室管膜表面细胞组成,即侧脑室侧壁部分,发现了属于室管膜表面的12种不同细胞亚型。进一步对室管膜表面进行了免疫细胞化学分析,结果显示,CD133阳性多纤毛细胞占室管膜细胞的67.63%,而其余32.37%为CD133阴性细胞。CD133阳性室管膜细胞又可分为FOXJ1+/SOX2+/ACTA2+细胞、FLT1+/CD31+/CLDN5+内皮样细胞、PDGFRB+/VTN+/NG2+周细胞样细胞、内皮-周细胞样细胞和Foxj1+内皮样细胞。CD133阴性室管膜细胞也可进一步分为内皮样细胞、Foxj1+室管膜细胞、Foxj1+内皮样细胞、周细胞样细胞、内皮-周细胞样细胞、VIM+细胞和以上标志物均阴性的细胞。上述结果提示,此次全面分析证实了成年小鼠前脑室管膜表面的异质性,且既往有关成体室管膜细胞是否存在神经干细胞的不同观点是由于不同研究者关注了不同的室管膜细胞群所致。这项研究为临床内源性神经干细胞的探索提供了新的视角,为神经系统疾病的干细胞治疗铺平了道路。
https://orcid.org/0000-0002-1272-3295 (Yi Eve Sun)
最近有证据表明铁死亡在白质病变的发生发展中起着重要作用。然而,白质病变中铁死亡的机制和调控通路尚不清楚。已有研究发现,长链非编码RNA可通过多种方式影响白质病变的发生和发展。为探索lnc_011797在调控白质病变的机制,实验通过氧糖剥夺人脐静脉内皮细胞来模拟白质病变,继而以lnc_011797过表达或敲减慢病毒影响细胞内lnc_011797表达。结果显示,lnc_011797可促进细胞铁死亡,导致白质病变的发生。此外,lnc_011797可作为miR-193b-3p的竞争性内源性RNA,调控WNK1及其下游铁死亡相关蛋白的表达。而后以双侧颈总动脉狭窄方法建立白质病变小鼠模型,验证了lnc_011797在体内的作用。该结果提示,lnc_011797可通过WNK1调控铁死亡,促进白质病变形成。该结果有助于阐明长链非编码RNA在白质损伤中的调控机制,为治疗脑白质损伤提供新的靶点和策略。
https://orcid.org/0009-0008-7556-6697 (Jing Chen); https://orcid.org/0009-0009-1010-9142 (Xudong Pan)
重组组织纤溶酶原激活剂是脑出血后微创手术中常用的血肿清除剂。然而,在MIS手术过程中,重组组织纤溶酶原激活剂可能直接接触脑组织,因此有必要讨论其安全性。实验首先建立了VII型胶原酶诱导的脑出血小鼠模型,发现原位重组组织型纤溶酶原激活剂给药不伴血肿抽吸即可改善脑出血小鼠的神经功能,减轻病理损伤,并降低血肿周围组织的凋亡和自噬水平。继而在血红素诱导的脑出血体外模型中,重组组织型纤溶酶原激活剂能抑制神经元的神经元凋亡、自噬和内质网应激。而后的转录组测序分析显示,重组组织型纤溶酶原激活剂还可上调神经元中PI3K/AKT/mTOR通路,而PI3K抑制剂LY294002可逆转重组组织型纤溶酶原激活剂抑制细胞凋亡、过度自噬和内质网应激的神经保护作用,且表皮生长因子受体抑制剂AG-1478可逆转重组组织型纤溶酶原激活剂对PI3K/AKT/mTOR通路的影响。上述结果表明,重组组织型纤溶酶原激活剂对脑出血后神经元有直接的神经保护作用,其可能通过激活PI3K/AKT/mTOR通路起作用。
https://orcid.org/0000-0003-0858-8884 (Ping Zhang); https://orcid.org/0000-0002-4153-8590 (Zhouping Tang)
海马齿状回是一种可塑性结构,在对积极刺激和消极条件(如脑损伤)做出反应时会出现不同程度的改变。后者涉及整体性改变,因此很难理解局部损伤引发的可塑性反应。齿状回的一个关键特征是它包含一个定义明确的神经源龛颗粒下层,除了神经发生外,新生颗粒细胞可能终生保持“年轻”表型,从而增加了该结构的可塑性。实验建立一种新实验模型,即在器官型海马培养物造成局部脑损伤,从而激活邻近的新生颗粒细胞。在齿状回颗粒细胞层(GCL)表面放置一小块滤纸,诱发星形胶质细胞的异物反应,同时激活表达双皮质素(DCX)的局部年轻神经元。异物放置(FBP)48h后,异物直接附近的颗粒下层中双皮质素免疫反应细胞数量增加,而在齿状回颗粒细胞层和分子层中观察到标记物双皮质素免疫反应性整体增加。CA1 区锥体层中的异物放置引起了类似的局部星形胶质细胞反应,但并未导致CA1 区或邻近齿状回中双皮质素免疫反应的增加。在齿状回中使用异物放置7d后,双皮质素免疫反应不再增加,这表明年轻细胞被短暂激活。然而,异物放置7d后,双皮质素/钙结合蛋白免疫反应颗粒细胞数量低于对照组。由于钙结合蛋白是成熟颗粒细胞的标志物,这一结果表明异物放置后激活的幼细胞仍处于更不成熟的阶段。逆转录绿色荧光蛋白标记的新生颗粒细胞的实时成像显示了它们的树突朝向异物放置的方向和生长情况。这种新型的器官型海马培养物异物放置实验模型可作为研究神经胶质细胞反应性和神经元可塑性的重要工具,特别是在可控体外条件下研究新生神经元的可塑性。
https://orcid.org/0000-0002-9820-302X (Angelica Zepeda)
成年啮齿动物的神经发生不断产生对认知可塑性至关重要的新神经元。 虽然人们知道转化生长因子β信号在胚胎神经发生中很重要,但其在出生后神经发生中的作用仍不清楚。为了明确转化生长因子β信号在体外和体内神经发生级联的不同阶段对出生后神经发生的确切作用,实验开发了两种新型诱导和细胞类型特异性小鼠模型,以特异性地沉默mGFAPcre-ALK5fl/fl-Ai9中神经干细胞或DCXcreERT2-ALK5fl/fl-Ai9中未成熟神经母细胞的TGF-β信号。结果显示,外源性 TGF-β 处理会抑制原发性神经干细胞的增殖,同时刺激它们的迁移,而在敲除活化素样激酶 5(ALK5)的原代培养的神经干细胞中,这种效应会消失。 与此相一致的是,在野生型(WT)神经干细胞中用 SB-431542 抑制转化生长因子β信号传导会在抑制神经干细胞迁移的同时刺激其增殖。有趣的是,体内神经干细胞中 转化生长因子β受体的缺失抑制了 mGFAPcre-ALK5fl/fl-Ai9 小鼠出生后神经元的迁移,而 DCXcreERT2-ALK5fl/fl-Ai9 小鼠未成熟神经母细胞中转化生长因子β信号的缺失并不影响这些细胞在海马中的迁移。总之,实验数据支持转化生长因子β信号在神经干细胞增殖和迁移中的双重作用,并为转化生长因子β信号对体内NSC增殖和迁移的细胞类型依赖性要求提供了新见解。
https://orcid.org/0000-0002-7939-5505 (Yu Luo)
外源性神经干细胞移植已成为治疗脑卒中最有前景的方法之一。目前的研究表明,大多数缺血再灌注模型大鼠在损伤后可以自发恢复,这限制了观察长期行为恢复研究的可能性。在此,实验以缺血时间长达150分钟、12周时仍有严重行为障碍的严重脑卒中大鼠模型为基础,探讨了人源性神经干细胞移植对严重脑卒中后长期神经恢复和修复受损神经环路的效果。在移植时间上,选择了脑卒中后7天作为最佳时间点,观察到人源性神经干细胞移植不仅促进了长达12周的长期功能恢复,还提供了长达16周的功能性神经元分化的电生理证据。此外,还确认了从宿主到移植神经元的突触输入随时间推移长达24周。人源性神经干细胞(hNSCs)移植后2周出现明显的功能恢复,并且改善效果持续超过3个月,表明人源性神经干细胞在移植后早期即可发挥作用,并可能与其分泌的营养因子相关。进一步研究证实,外源性人源性神经干细胞移植通过调节促炎和抗炎因子的表达,促进了内源性血管生成、移植细胞的存活以及改善了炎症微环境。以上结果证实,人源性神经干细胞对严重脑卒中后神经系统恢复的有长期影响,可提高干细胞修复脑卒中患者受损神经环路的可能性,说明人源性神经干细胞有治疗严重脑卒中大脑的潜力。
https://orcid.org/0000-0003-2117-7692 (Xinjie Bao); https://orcid.org/0000-0003-4810-3925 (Xiaowei Chen)
既往临床前研究已显示不同移植途径人脐带间充质干细胞治疗缺血性脑卒中的潜力,然而小脑延髓池鞘内注射人脐带间充质干细胞治疗脑卒中的安全性、有效性和机制仍有待阐明。实验给予大鼠大脑中动脉阻塞模拟缺血性脑卒中72h后通过小脑髓室注射5×105、1×106剂量的良好生产规范级人脐带间充质干细胞和生理盐水。结果显示:(1) 各组大鼠的死亡率和一般状况无明显差异。各组大鼠各器官均无异常分化或肿瘤形成。(2)与生理盐水治疗的动物相比,使用人脐带间充质干细胞治疗的动物功能明显恢复,梗死体积缩小。不同剂量的人脐带间充质干细胞治疗动物之间无明显差异。(3)鞘内给药后14和 28 天,缺血大脑中发现了人脐带间充质干细胞,且阳性细胞数量随时间推移明显减少。(4)人脐带间充质干细胞组神经元特异性核蛋白的表达高于生理盐水组,而胶质纤维酸性蛋白和Iba-1 的表达则有所下降。(5)缺血性脑卒中后,人脐带间充质干细胞可增加 CD31+微血管和 DCX+细胞的数量。(6)鞘内给药后14 天,两组人脐带间充质干细胞在梗死周围区域的脑源性神经营养因子表达和脑脊液中的脑源性神经营养因子水平均显著高于生理盐水组,并持续到第 28 天。这些结果表明,脑卒中大鼠通过小脑延髓池鞘内注射人脐带间充质干细胞不仅安全而且有效,涉及的机制可能包括减轻局部炎症反应、促进神经新生和血管新生以及增强神经营养因子的产生。
https://orcid.org/0009-0000-5631-9713 (Haijia Chen); https://orcid.org/0000-0003-2228-369X (Yidong Wang)
既往研究表明,经颅聚焦超声刺激对脑缺血有保护作用,但仍缺乏定量评估和机制探索。而电阻抗断层成像技术可实时监测脑缺血颅内血流灌注的变化,因而可将其应用于评估经颅聚焦超声刺激干预的效果。此次实验首先以大脑中动脉阻塞法诱导建立脑缺血大鼠模型,随后对损伤侧进行连续3d,每天20min的经颅聚焦超声刺激治疗。电阻抗断层成像技术观察可见,脑缺血后大脑阻抗增加,而经颅聚焦超声刺激后其阻抗降低。同时经颅聚焦超声刺激还可促进缺血性脑卒中大鼠运动功能的恢复,缩小脑梗死体积,并诱导脑组织中脑源性神经营养因子的表达。此外,经颅聚焦超声刺激后大鼠脑阻抗与mNSS行为学评分和梗死体积呈正相关。由此提示,经颅聚焦超声刺激可通过缩小脑损伤体积并促进脑源性神经营养因子的表达,促进缺血性脑卒中的恢复,且电阻抗断层成像技术可作为定量评估缺血性脑卒中康复效果的有力工具。
https://orcid.org/0000-0002-9340-9061 (Le Li); https://orcid.org/0000-0001-6639-6763 (Huijing Hu)
脑卒中是全球死亡和残疾的主要原因之一,而电针在脑卒中治疗中的应用由来已久。这项系统综述旨在评估电针在缺血性脑卒中动物模型中的疗效并探索其潜在机制。截至 2024-05-01,文章在 PubMed、EMBASE、Web of Science、CENTRAL 和 CINAHL 数据库中进行了全面的文献检索。纳入的研究都是关于电针治疗缺血性脑卒中的疗效和机制的临床前研究。文章使用 Stata 18.0 分析了 70 项符合条件的临床前研究数据,并使用随机效应模型计算了标准化平均差(Hedge's g),同时使用 RevMan 5.4 软件评估了偏倚风险,并使用建议、评估、发展和评价分级(GRADE)系统对证据质量进行了评级。进行了分组分析以检验结果的一致性,并进行了敏感性分析以评估结果的稳健性。质量评估显示,大多数研究都充分处理了不完整数据和选择性报告,但也发现了方法学方面的局限性:只有 4 项研究显示分配隐藏的风险较低,26 项研究的结果评估盲法风险较低,9 项研究的随机化偏倚风险较高,受试者盲法和其他方法学方面的风险不明确。GRADE 评估将 12 项结果评为中等质量,6 项为低质量。电针治疗缺血性卒中的机制可归纳为5个主要途径:(1)电针可显著减少缺血性卒中模型的梗死体积和凋亡细胞(P < 0.01);(2)电针还可显著减少促炎因子的表达(P < 0.01),同时增加抗炎因子的表达(P=0.02);(3) 电针可降低氧化应激指标水平(P < 0.01),增强抗氧化酶的表达(P < 0.01);(4)电针可显著促进神经再生(P < 0.01);(5)电针可促进血流重塑和血管生成(P < 0.01)。亚组分析发现,电针在一过性大脑中动脉闭塞(tMCAO)模型(P < 0.01)和MCAO后干预(P < 0.01)中更为有效。在波形方面,分散波在神经保护和抗炎作用方面优于连续波(P < 0.01),而头皮穴位的疗效高于体表穴位(P < 0.01)。纳入研究的异质性较小,敏感性分析表明结果稳定。纳入研究的方法质量大多令人满意。总之,电针可通过调节细胞凋亡、氧化应激、炎症、脑卒中诱导的神经再生、血流重塑和血管生成来有效治疗缺血性脑卒中。电针的疗效可能受 MCAO 模型、干预开始时间、波形和穴位选择等因素的影响。尽管此研究的GRADE证据质量为中低级别,但这些发现表明了电针在改善缺血性脑卒中疗效方面具有临床潜力。
https://orcid.org/0000-0002-4955-3533 (Yi Wu); https://orcid.org/0000-0002-3482-7327 (Nianhong Wang);
https://orcid.org/0000-0001-7670-0773 (Lu Luo)
脑卒中治疗的主要目的是促进大脑修复,改善脑缺血后的行为。干细胞疗法的主要障碍之一是脑缺血引起的强烈炎症反应,与之相关的脑巨噬细胞吞噬活动会清除治疗细胞和/或基于细胞的药物载体。为了解决这些问题,先在脑室下区电刺激神经发生,然后分离增殖细胞,包括新形成的神经元,随后将其与营养水凝胶混合。然后将这种混合物转移到脑卒中后第 14 天小鼠的脑卒中梗死腔中。结果发现,经过治疗的小鼠行为表现有所改善。免疫染色显示,干细胞标记物nestin、神经上皮的标志Mash1和未成熟神经元标记物双皮质素阳性细胞在移植区域存活了2周,这可能是由于吞噬活性降低和支持性血管生成所致。这些结果表明,将有活力的SVZ干细胞与保护性营养凝胶结合,直接移植到梗死腔,是改善脑缺血后神经功能恢复的可行方法。
https://orcid.org/0000-0003-4574-8605 (Aurel Popa-Wagner)
AAV-PHP.eB是一种人工筛选开发的腺相关病毒,与其他全身给药的腺相关病毒相比,其可更有效地穿越血脑屏障,并靶向神经元。尽管它已被应用于多种疾病模型,但其在脑血管疾病下的靶向性特征仍不明朗。此次实验探索了AAV-PHP.eB在缺血性脑卒中中的靶向性特征,并研究了其介导碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)基因治疗缺血性脑卒中的疗效。研究在脑卒中前14d或脑卒中后1d时静脉注射AAV-PHP.eB-bFGF。结果显示,缺血性脑卒中发生后,AAV-PHP.eB的靶向性由神经元转变为部分内皮细胞与星形胶质细胞,且AAV-PHP.eB的内皮细胞靶向性与内皮细胞膜受体Ly6A的表达有关。同时AAV-PHP.eB介导的bFGF过表达可有效改善了缺血性脑卒中后的神经行为结果,并促进了神经发生和血管生成。这一结果提示,在神经系统疾病中应用AAV-PHP.eB进行基因治疗时应考虑潜在的靶向性转变,并提出了bFGF基因疗法可作为治疗缺血性脑卒中的潜在策略。
https://orcid.org/0000-0003-3105-9307 (Guo-Yuan Yang); https://orcid.org/0000-0002-5841-6557 (Yongting Wang)
神经元死亡是多种病理生理过程的常见不良结局,也是蛛网膜下腔出血后神经功能障碍的关键因素。神经元铁死亡在早期脑损伤中起着重要的功能。含溴结构域蛋白4(BRD4)是BET家族中最独特的成员,可参与多种细胞死亡方式,但其调节铁死亡的确切机制仍然神秘。此次实验发现,蛛网膜下腔出血48h后,大脑皮质中内源性BRD4与神经元共定位减少,而铁死亡相关通路被激活。靶向抑制神经元中BRD4可加剧脂质过氧化和细胞内亚铁的积累,调节铁蛋白吞噬,从而促进神经元铁死亡。靶向剪切及标签技术发现,在氧合血红蛋白刺激HT-22细胞的蛛网膜下腔体外模型中,其Raf-1启动子区的BRD4富集程度降低。而Raf-1抑制剂GW5074可通过抑制Raf-1/ERK1/2通路,加剧BRD4敲低的HT-22细胞的铁死亡。同时动物实验表明,靶向抑制神经元BRD4可通过抑制抑制Raf-1/ERK1/2通路加重蛛网膜下腔出血后早期和长期神经障碍。综上,BRD4可能在蛛网膜下腔出血后发挥神经保护作用,抑制铁死亡可能成为治疗和早期管理蛛网膜下腔出血的潜在有效治疗方法。
https://orcid.org/0000-0003-3348-9538 (Jianhua Peng)
活化小胶质细胞介导的神经炎症反应在创伤性脑损伤后继发性神经损伤中起着重要的作用。m6A转录后修饰在中枢神经系统免疫反应中普遍存在。FTO相关蛋白可调节前mRNA的剪接过程。然而,在创伤性脑损伤后,FTO在小胶质细胞激活以及随后的神经炎症反应中的作用仍不清楚。此次实验首先发现在脂多糖诱导的BV2细胞和创伤性脑损伤小鼠模型中FTO表达均显著下调。而抑制FTO表达后,随着BV2细胞中CD11b+/CD86+细胞比例以及促炎细胞因子分泌的增加,其呈现出促炎表型。FTO介导的m6A去甲基化加速了ADAM17 mRNA的降解,而FTO沉默则增强了ADAM17 mRNA的稳定性。因此,FTO表达下调可导致小胶质细胞中ADAM17的异常高表达,同时小胶质细胞的激活和由FTO相关的m6A修饰调节的神经炎症反应在创伤性脑损伤继发性损伤促炎过程中起着重要的作用。