脑出血(Intracerebral Hemorrhage, ICH)是一种严重的脑卒中类型,当脑内血管破裂、血液涌入脑组织时,会引发一系列损伤反应,比如脑水肿、神经细胞死亡、炎症激活等。这些变化常常导致患者出现认知障碍(如记忆力下降、学习困难)、运动功能受损,甚至抑郁、社交退缩等精神行为问题。
基于此,首都医科大学附属北京天坛医院神经内科徐俊等在Neurochemistry International杂志发表了“Mitochondrial protein prohibitin promotes learning memory recovery in mice following intracerebral hemorrhage via CAMKII/CRMP signaling pathway”揭示了线粒体蛋白禁蛋白(prohibitin)通过CAMKII/CRMP信号通路促进脑出血后小鼠的学习与记忆恢复。
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本研究发现,脯氨酸羟化酶B(PHB)过表达可显著改善胶原酶IV诱导的脑出血(ICH)小鼠的认知障碍、运动功能缺损及抑郁样行为。行为学评估(包括Morris水迷宫、Y迷宫、转棒、社交、惊跳反射、筑巢、强迫游泳、悬尾和蔗糖偏好实验)显示,PHB预处理有效缓解了ICH引起的神经功能损伤。组织与分子分析进一步表明,PHB显著减少血肿周围TUNEL阳性细胞,抑制小胶质细胞(Iba1)、星形胶质细胞(GFAP)活化及炎症因子IL-1β表达,同时促进突触相关蛋白神经连接蛋白1(NLGN1)以及信号分子CaMKII和CRMP1的表达。综上,PHB通过上调NLGN1并激活CaMKII/CRMP1通路,发挥神经保护作用,减轻ICH后神经退行性变和功能障碍。
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图一 实验设计流程图
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图二 PHB过表达后脑血流的变化
脑出血/假手术术后,所有组动物的脑内血流均出现下降;而在脑出血后1天,血流有所回升并持续。此时,脑出血组(ICH)和脑出血加PHB组(ICH + PHB)的血流水平较假手术组(Sham)及单纯PHB组显著升高,但脑出血组与脑出血加PHB组之间无显著差异。
第二天,脑出血组的脑内血流继续缓慢增加,而注射胶原酶IV后的脑出血加PHB组血流则出现下降,这表明PHB能够通过调节脑血流来缓解脑出血。
第三天,各组的脑血流逐渐恢复至接近正常水平。脑血流检测结果表明,PHB在脑出血后的各个阶段对脑血容量具有双重保护作用:既能防止脑出血期间的过度出血,又能迅速恢复脑部血液供应,从而减轻神经损伤。
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图三 PHB过表达可有效缓解ICH后小鼠的记忆丧失和抑郁样症状
本研究通过多种行为学实验评估PHB对脑出血(ICH)小鼠认知和情绪功能的影响。结果显示:
Morris水迷宫()和Y迷宫表明,ICH小鼠学习记忆能力明显受损,而PHB过表达小鼠的表现与正常对照组相当,说明PHB有助于维持记忆功能。
惊跳反射实验中,ICH小鼠对电击引发的恐惧记忆最弱(僵直时间最短),而PHB组表现更好,提示PHB可增强场景记忆。
转棒实验显示,ICH小鼠运动协调和平衡能力严重下降,但PHB组在2-4天内逐渐恢复至接近正常水平,说明PHB促进运动和相关记忆功能的修复。
社交实验和筑巢实验发现,ICH小鼠表现出明显的抑郁样和自闭样行为(如回避社交、筑巢能力差),而PHB过表达显著缓解了这些症状,尽管未完全恢复到正常水平。
综上,PHB不仅能改善脑出血后小鼠的学习记忆和运动功能,还能减轻其抑郁和自闭样行为,具有明显的神经保护和心理调节作用。
总结
本研究表明,PHB过表达可抑制胶原酶IV诱导的小鼠神经退行性变、炎症反应及细胞凋亡。PHB过表达通过上调神经连接蛋白1(NLGL1)的表达,并激活ICH小鼠血肿周围区域的CaMKII/CRMP信号通路,从而减轻认知障碍。未来仍需进一步努力,以阐明PHB与这些生物学过程之间的具体关联机制。
文章来源:
https://doi.org/10.1016/j.neuint.2023.105637
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