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主要作者及机构
本研究的作者包括Lijing Kang、Huilin Yu、Xing Yang、Yuanbo Zhu、Xiaofei Bai、Ranran Wang、Yongliang Cao、Haochen Xu、Haiyu Luo、Lu Lu、Mei-juan Shi、Yujing Tian、Wenying Fan和Bing-qiao Zhao。他们来自复旦大学脑科学研究所、上海市静安区中心医院转化神经科学部、医学神经生物学国家重点实验室和教育部脑科学前沿中心。该研究于2020年发表在《Nature Communications》期刊上。

学术背景
本研究的主要科学领域是神经科学和血管生物学，特别是脑卒中后的血管重塑和修复机制。脑卒中是导致长期残疾的主要原因之一，而脑损伤后的血管新生和重塑对于内源性修复过程至关重要。然而，脑卒中后血管重塑的具体机制尚未完全阐明。近年来，中性粒细胞（neutrophils）及其释放的中性粒细胞胞外陷阱（neutrophil extracellular traps, NETs）在多种疾病中的作用引起了广泛关注。NETs是由中性粒细胞释放的DNA纤维网络，含有组蛋白和颗粒蛋白，已在自身免疫性疾病、心血管疾病和炎症中被广泛研究。然而，NETs在脑卒中后血管重塑中的作用尚不明确。本研究旨在探讨NETs在脑卒中后血管重塑中的具体作用及其潜在机制。

研究流程
本研究分为多个步骤，详细流程如下：
1. 动物模型建立与样本采集：研究使用C57BL/6J小鼠作为实验对象，通过电凝法诱导右侧大脑中动脉远端闭塞以模拟缺血性中风。对照组小鼠仅暴露中动脉和颈总动脉而不进行闭塞。实验组和对照组小鼠分别在中风后1天、3天、5天、7天和14天被处死并采集脑组织样本。
2. 中性粒细胞和NETs检测：通过流式细胞术分析外周血中中性粒细胞的数量，并使用抗Ly6G抗体标记中性粒细胞。采用免疫荧光染色和Western blot检测NETs标志物（如H3Cit）的表达水平。同时，利用Sytox Green染料标记细胞外DNA纤维，通过多光子显微镜观察NETs的形成情况。
3. NETs功能验证：使用DNase 1酶降解NETs，评估其对血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）通透性和血管重塑的影响。此外，通过注射抗Ly6G抗体耗竭中性粒细胞，进一步验证NETs的功能。
4. PAD4的作用研究：PAD4（peptidylarginine deiminase 4）是一种关键的NETs形成酶。研究通过基因敲除PAD4或使用PAD4抑制剂Cl-amidine，探讨PAD4在NETs形成和血管重塑中的作用。
5. STING信号通路分析：通过ELISA和Western blot检测STING（stimulator of interferon genes）信号通路相关分子（如TBK1和IRF3）的表达水平，并评估I型干扰素（IFN-β）的产生情况。此外，通过注射STING shRNA腺病毒或IFNAR中和抗体，验证STING信号通路在血管重塑中的作用。

主要结果
1. 中性粒细胞和NETs的积累：中风后，中性粒细胞在缺血皮层区域显著增加，其峰值出现在第3天并持续至第14天。NETs的形成在第3-5天达到高峰，且与循环DNA水平升高一致。
2. NETs对血管重塑的影响：DNase 1降解NETs显著减少了BBB的破坏，并增加了微血管密度和灌注长度。抗Ly6G抗体耗竭中性粒细胞同样改善了血管重塑，表明NETs在中风后血管损伤中起关键作用。
3. PAD4的作用：缺血皮层中PAD4表达显著上调，过表达PAD4加剧了血管损伤并减少了新生血管化。相反，PAD4基因敲除或使用Cl-amidine抑制PAD4显著改善了血管重塑和功能恢复。
4. STING信号通路的激活：中风后，STING信号通路被激活，导致IFN-β的产生增加。抑制STING信号通路或中和IFNAR显著改善了血管重塑，表明NETs通过STING信号通路影响血管修复。

结论与意义
本研究表明，中性粒细胞释放的NETs通过激活STING信号通路和诱导I型干扰素的产生，损害了中风后的血管重塑。NETs的降解或抑制其形成可以显著改善血管修复和功能恢复。这一发现不仅揭示了NETs在中风后血管重塑中的关键作用，还为开发新的治疗策略提供了理论依据。例如，靶向NETs或其相关信号通路可能成为促进中风后脑修复的有效方法。

研究亮点
1. 首次明确NETs在中风后血管重塑中的负面作用。
2. 揭示了PAD4在NETs形成和血管损伤中的核心地位。
3. 发现STING信号通路是连接NETs和血管重塑的关键桥梁。
4. 提供了多种潜在的治疗靶点，包括DNase 1、PAD4抑制剂和STING信号通路抑制剂。

其他有价值内容
本研究还强调了中性粒细胞耗竭的潜在副作用，提示需要进一步研究长期中性粒细胞耗竭的安全性。此外，研究中使用的多光子显微镜技术和Sytox Green染色方法为NETs的可视化提供了可靠工具，这些技术有望在其他相关研究中得到广泛应用。