迷走神经刺激增强髓鞘再形成并减少溶磷脂诱导脱髓鞘中的固有神经炎症

2024-06-04 Tue
科学论文综合学术报告研究背景多发性硬化症（multiple sclerosis, MS）是一种炎性和退行性中枢神经系统（central nervous system, CNS）疾病，全球约有280万人受到其影响。这种疾病的病理机制主要与自体免疫介导的脱髓鞘和轴突切断有关，此外还涉及诸如线粒体缺陷、谷氨酸兴奋性毒性与氧化应激等神经退行性机制。中枢神经系统的先天性免疫系统，特别是以小胶质细胞（microglia）和星形胶质细胞（astrocytes）为主要成分的细胞，也在MS的发病机制中起着关键的作用。本文的研究旨在探索通过迷走神经刺激（vagus nerve stimulation, VNS）来改善MS中的脱髓鞘和神经炎症，特别是研究其对小鼠模型中的再髓鞘化和先天性神经炎症的影响。
研究来源本研究由Ghent University的Helen Bachmann、Boris Vandemoortele、Vanessa Vermeirssen等人完成，发表在2024年4月的《Brain Stimulation》期刊上。本研究得到了研究基金和Charcot研究基金的资助，并且作者所属的机构包括Ghent University Hospital、Cancer Research Institute Ghent等。
研究流程和方法实验流程该研究主要分为两个部分进行：脱髓鞘实验和再髓鞘实验。整体的实验样本包括46只雌性Lewis大鼠。在第一部分脱髓鞘实验中，有33只大鼠被分为三组：每组分别进行一分钟迷走神经刺激、持续循环迷走神经刺激和假刺激，从注入溶磷脂胆碱（lysolecithin, LPC）前两天开始，直到注射后第三天解剖。在第二部分再髓鞘实验中，有13只大鼠被分为持续循环唤醒神经刺激和假刺激，实验时间从注射前两天开始，直到注射后第十一天解剖。
实验方法研究在注射LPC引起脱髓鞘损伤后，通过免疫组化和蛋白质组学分析对这些损伤的脱髓鞘和神经炎症进行定量化分析。首先，对大鼠进行了电极植入，通过特制的双极袖口电极植入左迷走神经，并对迷走神经进行不同参数的电刺激。接着，进行了标准化的LPC注射，大鼠随后通过软件分析不同时间点的脱髓鞘和再髓鞘情况。为了控制和测量迷走神经刺激的效果，在实验过程中还对喉部肌肉诱发电位进行测量。
数据分析免疫组化分析主要涉及小胶质细胞和星形胶质细胞活性的评估，以及髓鞘和髓鞘前体细胞（oligodendrocyte precursor cells, OPCs）情况的评估。具体的方法包括：
免疫组化染色：对脑部切片进行离子钙结合适配器分子1（ionized calcium-binding adapter molecule 1, Iba1）和胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP）双重染色，以及寡突胶质细胞谱系转录因子2（oligodendrocyte lineage transcription factor 2, Olig2）和血小板源性生长因子受体α（platelet-derived growth factor receptor alpha, PDGFRa）双重染色。
数据分析：使用SPS版本27进行统计分析，采用图像处理软件对所有切片进行数据处理，进一步分析各种细胞计数和活性强度。
实验结果脱髓鞘实验结果迷走神经刺激对脱髓鞘的影响：在3天后，大鼠脱髓鞘损伤体积没有显著差异。然而，与假刺激组相比，迷走神经刺激组的寡突胶质细胞数量显著减少。
对小胶质细胞的影响：在施用持续性迷走神经刺激的大鼠中，损伤区域及其边界的小胶质细胞和星形胶质细胞激活程度均显著减少。特别地，表现为巨噬细胞亚型的小胶质细胞数量大大减少，这意味着迷走神经刺激可以减缓对炎症小胶质细胞的激活。
再髓鞘实验结果迷走神经刺激对再髓鞘的影响：在11天后，持续性迷走神经刺激组的脱髓鞘体积相对于假刺激组显著减少57.4%。这表明了迷走神经刺激对再髓鞘化有显著促进作用。
对小胶质细胞和星形胶质细胞的影响：在11天后，与假刺激组相比，持续性迷走神经刺激组的大鼠的损伤区域边界的小胶质细胞和星形胶质细胞激活显著降至正常水平。
蛋白质组学分析通过高效液相色谱串联质谱进行蛋白质组学分析后，数据表明持续性迷走神经刺激组中，与突触相关的蛋白显著上调，这可能与改善神经炎症和促进再髓鞘化有关。然而，在11天时，尽管观察到对小胶质细胞和星形胶质细胞的持续影响，但在蛋白水平上无显著差异。
研究结论迷走神经刺激通过多种机制影响小胶质细胞和星形胶质细胞的活性，显著改善了损伤区域的再髓鞘化过程。这种干预为处理MS中的先天性神经炎症和再髓鞘化提供了新的思路。未来研究应进一步探讨迷走神经刺激的临床可行性，并对基于单细胞技术的更多时间点进行深入研究，以全面揭示其作用机制。
研究亮点重要发现：该研究表明持续性迷走神经刺激可以显著改善由溶磷脂胆碱引起的脱髓鞘模型中的再髓鞘化。
创新性：迷走神经刺激在减轻小胶质细胞和星形胶质细胞炎症及其促进再髓鞘化上的作用，是MS治疗的新方向。
研究意义：此研究展示了迷走神经在调节神经炎症中的潜力，并为未来MS患者提供了可能的治疗策略。