全血置換可減輕小鼠中風癥狀，最新研究一作：未來或有助于AD、PD治療

2020-10-10 02:56:00周舟

海外星云 2020年12期

關(guān)鍵詞：小鼠研究

●周舟

中風又稱為腦卒中，是全球發(fā)病且導致死亡的主要疾病之一。中風不僅僅是腦血流的中斷，缺血性中風發(fā)生后，血腦屏障會遭到破壞，腦組織通過開放的血腦屏障釋放很多物質(zhì)（比如腦組織抗原，脂質(zhì)體，DNA，RNA等）到外周血激活免疫系統(tǒng)。激活的免疫細胞也會通過開放的血腦屏障進入腦組織而攻擊腦細胞，繼而引起復雜的、病理的和全身性的級聯(lián)反應，這些反應是任何單一藥物都無法治愈的。如果能及時終止這個級聯(lián)反應，意味著可能終止其中的惡性循環(huán)而保護腦組織受到免疫系統(tǒng)的進一步攻擊造成的繼發(fā)性損傷。

目前對急性中風的治療，包括使用組織纖溶酶原激活劑進行溶栓治療和手術(shù)切除血栓。然而，這些治療方法的時間窗口非常有限，通常是在中風發(fā)生后的3小時內(nèi)。在中風的臨床治療中，“時間就是大腦”，因為在中風發(fā)生后的每分鐘里腦損傷都在加劇。

圖片左側(cè)為對照組，右側(cè)為實驗組。腦組織顯微圖像染色分析顯示，血液置換保護中風小鼠腦細胞不死亡

英國《自然·通訊》上刊發(fā)了一篇來自美國西弗吉尼亞大學神經(jīng)科學系研究助理教授任學芳及其他科學家的共同研究，介紹了一種新的治療策略。研究小組自2010年以來，一直在探索免疫學與中風的關(guān)系。多年的研究使他們發(fā)現(xiàn)，中風并非僅僅出現(xiàn)腦組織的病理學改變，血液學的改變更是首當其沖。研究人員在小鼠大腦中動脈短暫阻塞再灌注（tMCAO）模型上使用了血液置換（BR）療法，即從原始健康的供體小鼠獲得的全血替代中風小鼠的血液。試驗結(jié)果顯示BR療法有效地減少了小鼠的梗死并改善了其神經(jīng)功能缺損。免疫細胞亞群分析顯示，BR療法可顯著減少中風后血液中的中性粒細胞；電化學發(fā)光檢測顯示，BR療法可減少血漿中的細胞因子風暴；流式細胞術(shù)和酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）顯示，中風小鼠血液和大腦中的中性粒細胞顯著減少，基質(zhì)金屬蛋白酶 -9（MMP-9）水平降低。

此項研究首次表明，在中風后6.5小時～7小時進行的BR療法能顯著減少梗死體積，改善神經(jīng)功能缺損，而且改善效果是通過MMP-9介導的。血液置換可能是一種可保護大腦免受中風傷害的治療方法，替換小鼠20%的血液足以顯示出對大腦損害的大幅減少。

研究小組使用小鼠tMCAO模型進行了一系列試驗，先是證明了血液可能在中風的演變過程中起著關(guān)鍵作用，而后又證明了BR療法可以預防腦細胞的缺血性損傷，并獲得了以下4個重要結(jié)論：

1.血液置換療法可以改善中風后小鼠的情況

通過測定發(fā)現(xiàn)，小鼠大腦在中風后的23小時比中風后6小時發(fā)生更大的梗死，這表明在大腦中動脈閉塞的中風小鼠中，損傷隨著時間的推移而發(fā)展。同時其血液中的細胞形態(tài)發(fā)生改變。這些數(shù)據(jù)證明血液可能在中風的演變過程中起著關(guān)鍵作用，如果在關(guān)鍵時間窗內(nèi)使用以血液為基礎(chǔ)的策略，受傷的大腦可能會得到拯救。研究人員使用激光散斑成像儀記錄小鼠的腦血流（CBF）變化，用伊文思藍滲出試驗檢測血腦屏障的狀態(tài)，甲酚紫染色和蘇木精-伊紅（H&E）染色檢測腦組織的病理改變。試驗結(jié)果顯示，用 250μ l和 500μ l的健康供體小鼠全血置換腦卒中小鼠血液可保護血腦屏障，顯著減少大腦皮質(zhì)、紋狀體和大腦半球的中風梗死，預防腦細胞的缺血性損傷，但 500μ l的血液對中風后的腦損傷的保護作用更大。為了進一步評估血液對中風預后的影響，研究人員輸注了從另一組腦梗死體積更大中風小鼠身上獲得的 500μ l全血，注射到受試腦卒中小鼠體內(nèi)，造成的死亡率高于用從健康供體小鼠獲得的血液替代的受試腦卒中小鼠隊列。這些數(shù)據(jù)表明，應用血液置換治療腦卒中時，使用來自健康獻血者的血液是很重要的。

2.血液置換療法改變了中風小鼠外周血中的炎癥反應

現(xiàn)在公認炎癥和免疫系統(tǒng)在急性中風損傷中起關(guān)鍵作用。研究小組評估了受體中風小鼠在BR前、BR期間和BR后1小時3個時間點血液中的細胞亞群。受試腦卒中小鼠接受從原始供體或卒中小鼠獲得的500μ l全血，另外的對照組接受從原始供體獲得的500μ l血漿。與從中風小鼠獲得的全血或從健康供體小鼠得的血漿相比，在BR期間和BR后1小時，從健康供體獲得全血的受試腦卒中小鼠的血液中白細胞總數(shù)和神經(jīng)營養(yǎng)素顯著降低，單核細胞CD4+細胞、CD8+細胞和NK1.1+細胞沒有顯著變化。隨著中風小鼠血液中細胞數(shù)量的變化，血漿中促炎細胞因子和趨化因子CXCL1水平也發(fā)生了變化。檢測結(jié)果顯示，BR治療顯著降低中風后8小時促炎性細胞因子白介素IL-1β、IL-6、TNF-α 和趨化因子 CXCL1 的水平，并在卒中后23小時進一步降低 IL-6、IFN-γ和TNF-α。腦卒中早期 CXCL1的顯著變化提示中性粒細胞可能在腦卒中起重要作用，參與腦卒中的治療。

3.血液置換療法改變中風小鼠腦白細胞浸潤

白細胞是腦卒中發(fā)生后炎癥損傷的主要影響因素。BR治療顯著減少了中風后8小時和23小時缺血半球的總絕對細胞數(shù)。在這兩個時間點，與對照組相比，接受 BR治療的中風小鼠受影響的大腦半球中，神經(jīng)營養(yǎng)素和巨噬細胞的積累明顯減少。這些數(shù)據(jù)表明BR療法可以減少中風后中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應。

4.MMP-9參與血液置換治療腦卒中

MMP-9是一種由中性粒細胞和巨噬細胞/單核細胞表達的蛋白酶。人類患者、靈長類動物和嚙齒動物中風后2小時～6小時內(nèi)血液中MMP-9含量均表現(xiàn)為增加。鑒于BR治療顯著降低了外周血中性粒細胞計數(shù)，顯著減少了缺血半球中性粒細胞和巨噬細胞/單核細胞的浸潤，因此進一步研究MMP-9在BR治療中風中的作用是很重要的。試驗證明，與對照組相比，在中風發(fā)生后的8小時和23小時，tMCAO小鼠血漿中MMP-9的水平都有所增加，但 BR療法顯著降低了受試腦卒中小鼠血漿中MMP-9的水平。另外試驗顯示，使用MMP-9處理過的血液置換加重了受試腦卒中小鼠的腦梗死和神經(jīng)功能缺損，而使用溶媒處理過的血液則顯著地改善了小鼠中風的預后。這些研究結(jié)果表明，MMP-9的存在降低了BR在腦卒中治療中的作用，提示MMP-9水平的降低可能是BR治療腦卒中的重要機制之一。

血液置換療法的作用機制復雜

血液置換療法的機制比較復雜，可能是多方面的。首先，腦內(nèi)抗原通過血腦屏障開口釋放，并可能在中風后激活免疫系統(tǒng)。因此，清除腦卒中小鼠的血液可以降低循環(huán)血液中的腦抗原水平，減輕腦抗原對免疫系統(tǒng)的激活作用。第二，清除中風小鼠體內(nèi)的血液可以減少活化的白細胞，減少中風后循環(huán)血液中的許多有害信號，如細胞因子、趨化因子、蛋白酶和蛋白酶等。第三，可以觀察到輸血可能為血栓性血小板減少性紫癜（TTP）患者提供了營養(yǎng)因子，猜想血液置換過程中也可能為中風大腦提供了氧氣和許多其他神經(jīng)保護因子。

此外，血液置換可以去除激活外周免疫細胞級聯(lián)反應的信號，同時新鮮血液可以及時修復血腦屏障而終止外周的級聯(lián)反應。MMP-9就是一種與血腦屏障滲漏、細胞外基質(zhì)降解和腦缺血演變相關(guān)的關(guān)鍵蛋白酶信號，及時降低MMP-9可以迅速減輕中風后的級聯(lián)反應。