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A1/A2星形胶质细胞在脑缺血再灌注后血脑屏障损伤中的不同作用

期刊:International ImmunopharmacologyDOI:10.1016/j.intimp.2025.114338

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作者与机构
该研究的主要作者包括Zhifeng Geng、Guoyi Deng、Ziyu Wang、Xin Xu、Xiaojiao Yin、Sen Zhang、Jiale Shao和Jiyue Wen。他们均来自安徽医科大学基础医学院药理学系,研究发表于2025年的《International Immunopharmacology》期刊。

学术背景
该研究聚焦于脑缺血/再灌注(cerebral ischemia/reperfusion, I/R)损伤后血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)的破坏机制,特别是A1和A2型星形胶质细胞(astrocytes)在BBB损伤中的不同作用。脑缺血是全球第二大致死原因,而BBB的破坏会导致脑水肿和神经炎症,加剧脑损伤。星形胶质细胞在BBB功能调控中起重要作用,但在脑缺血后,它们可能因表型转化而失去保护作用。A1型星形胶质细胞具有促炎作用,而A2型则具有抗炎作用。然而,A1和A2型星形胶质细胞在BBB损伤中的具体作用尚不明确。此外,硫化氢(H2S)作为一种气体信号分子,已被证明在脑缺血中具有神经保护作用。因此,本研究旨在探讨H2S介导的A2型星形胶质细胞极化是否通过抑制ROCK/NF-κB通路来保护BBB,并阐明A1和A2型星形胶质细胞在BBB损伤中的不同作用。

研究流程
研究分为多个步骤,包括动物模型建立、细胞模型建立、分子机制探索和数据分析。
1. 动物模型:使用C57BL/6J小鼠建立脑缺血/再灌注模型,通过双侧颈总动脉闭塞(2-vo)模拟脑缺血,再灌注后观察BBB损伤。实验分为假手术组、脑缺血/再灌注组、脑缺血/再灌注+H2S供体NaHS组、脑缺血/再灌注+LPS组、脑缺血/再灌注+LPS+NaHS组和脑缺血/再灌注+Nimodipine组。
2. 细胞模型:使用大鼠星形胶质细胞建立氧糖剥夺/再氧合(oxygen-glucose deprivation/reoxygenation, OGD/R)模型,模拟脑缺血/再灌注损伤。实验分为对照组、OGD/R组、OGD/R+LPS组、OGD/R+NaHS组和OGD/R+LPS+NaHS组。
3. 分子机制探索:通过Western blot、免疫荧光和ELISA等技术检测BBB相关蛋白(如ZO-1、occludin、MMP9、AQP4)的表达,以及NF-κB和STAT3信号通路的激活情况。
4. 数据分析:使用GraphPad Prism 8.0软件进行统计分析,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析(ANOVA)和Duncan检验进行组间比较。

主要结果
1. A1和A2型星形胶质细胞在BBB损伤中的作用:研究发现,脑缺血/再灌注显著增加BBB通透性,表现为Evans Blue染料渗漏增加,ZO-1和occludin表达降低。H2S供体NaHS显著减少染料渗漏,并上调ZO-1和occludin表达,而LPS则加剧BBB损伤。这表明A1型星形胶质细胞对BBB有害,而A2型则具有保护作用。
2. H2S对认知功能的影响:脑缺血/再灌注显著降低小鼠的认知功能,表现为对新物体的探索时间和频率减少。NaHS显著改善认知功能,而LPS则进一步恶化认知功能。
3. 分子机制:研究发现,A1型星形胶质细胞中NF-κB的磷酸化和核转位显著增加,而A2型中STAT3的磷酸化和核转位显著增加。H2S通过抑制ROCK/NF-κB通路和激活STAT3通路,减少MMP9和AQP4的表达,从而保护BBB。
4. ROCK抑制剂的作用:ROCK抑制剂Fasudil显著抑制NF-κB的磷酸化和核转位,并促进STAT3的磷酸化和核转位,进一步验证了H2S的作用机制。

结论
该研究揭示了H2S介导的A2型星形胶质细胞极化通过抑制ROCK/NF-κB通路和激活STAT3通路,保护BBB免受脑缺血/再灌注损伤。A1型星形胶质细胞通过激活NF-κB和增加MMP9、AQP4的表达,加剧BBB损伤,而A2型则通过激活STAT3和减少MMP9、AQP4的表达,保护BBB。这一发现为脑缺血的治疗提供了新的分子靶点。

研究亮点
1. 重要发现:首次阐明了H2S通过调控A1和A2型星形胶质细胞的极化,保护BBB的分子机制。
2. 方法创新:结合动物模型和细胞模型,通过多种分子生物学技术验证了H2S的作用机制。
3. 应用价值:研究结果为脑缺血的治疗提供了新的思路,H2S及其相关通路可能成为未来治疗脑缺血的重要靶点。

其他有价值的内容
研究还发现,ROCK抑制剂Fasudil和NF-κB抑制剂Bay11-7082均能显著减少MMP9和AQP4的表达,进一步验证了H2S的作用机制。此外,RNA测序分析揭示了脑缺血/再灌注后小鼠脑组织中MMP9、S100β和AQP4的显著上调,为研究提供了更多的分子证据。


以上是对该研究的全面报告,涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值。

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