大暑时节，盛夏热情如烈火般熊熊燃烧。阳光洒落大地，万物沐浴在金色的光辉中。转眼间，便到了国自然放榜日。
提到国自然，大家知道神经、医学领域项目数量最高的领域是什么吗？答案是——脑卒中。脑卒中具有极高的致死率，即使幸存，许多患者也会遗留不同程度的残疾，危害极大。国自然将更多经费投资于脑卒中的机制研究与防治，切中要害。
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脑卒中[cù zhòng]，卒同猝，突然之意；中，便是中风。很多朋友读成[zú zhōng]，那是错误的。卒中，又称中风，是一种由于大脑血液供应突然中断或减少，导致脑组织受损的疾病。根据其发病机制，脑卒中可以分为两大类：缺血性卒中（也称为脑梗死）和出血性卒中。
脑卒中的危害是多方面的，涉及生理、心理和社会等多个层面，包含：身体功能损伤、认知功能障碍、心理与情绪问题、社会和职业影响、多种并发症，甚至致死。
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缺血性卒中约占脑卒中患者的85%，患者血管阻塞导致部分脑组织血液供应中断，进而引发脑损伤。其诱因为脑血栓、栓塞与动脉粥样硬化等，引起一侧身体麻木、语言障碍、视力模糊、头晕失衡等症状。
出血性卒中约占15%，其特点是脑内或脑周围血管破裂，导致出血和脑组织受损。其原因为高血压、动脉瘤、先天脑血管畸形与脑外伤等，引起严重头痛、恶心呕吐、意识丧失、肢体麻木等病症。
脑损伤（Brain injury）是指由于外部力量或内部因素导致的脑部组织的损伤或功能障碍。脑损伤可以分为外伤性和非外伤性两种类型，引起头痛、意识障碍、记忆受损、感觉运动障碍以及情绪认知功能障碍等病症。
尽管病因不同，但脑卒中与脑损伤都会导致神经细胞死亡与神经系统功能受损，危害极大。
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研究脑疾病发生发展的神经机制，需要动物范式。缺血性卒中的经典范式有：中动脉阻塞模型（MCAO）、光化学诱导缺血模型与开颅电凝法。出血性卒中的经典范式有：胶原酶诱导的脑出血模型、自体血注射模型与高血压诱导脑出血模型。脑损伤的经典范式有：放射线诱导的脑损伤（RIBI）与创伤性脑损伤（TBI）。
脑血流水平的检测可采用激光散斑对比成像（Laser Speckle Contrast Imaging，LSCI）系统，此方法是一种非侵入性的光学成像技术，实时监测组织中的血流和微循环，可用于表征脑卒中范式模型建立的成败。水迷宫、步态分析、圆筒测试、踏空测试等行为范式可探究脑卒中与脑损伤带来的脑功能障碍。
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今天，通过三篇精彩文章，咱们学习一下中枢神经系统介导脑卒中与脑损伤的神经机制。在此，笔者将解读上海市第六人民医院院长殷善开、华中科技大学同济医学院副院长鲁友明与中山大学孙逸仙纪念医院副院长唐亚梅课题组3篇文章，大家从中可以了解脑卒中与脑损伤发生发展的神经机制。
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本期内容
01
皮层DAPK1-NMDA受体介导脑卒中引起的脑细胞死亡
2010年1月， 路易斯安那州立大学鲁友明（2011年5月全职于华中科技大学同济医学院工作至今，此前任BOLLINGER冠名终身正教授）研究组于《Cell》杂志发表文章。文章以MCAO、WB、膜片钳电生理为主要研究手段，发现缺血性卒中会引起病灶皮层内DAPK1分子与NMDA受体亚基NR2B C端尾部结合，进而增强NMDA受体的Conductance。在此之前，谷氨酸受体过度刺激一直被业内认为是脑卒中诱导神经元死亡重要诱因。
他们还发现，敲除DAPK1后，MCAO小鼠的脑损伤水平显著减轻（图1左），抑制DAPK1与NMDA受体的结合有相似现象（图1右），而皮层、海马神经元AMPA、NMDA受体介导的电流不受影响。
综上，作者阐释皮层DAPK1介导脑卒中引起脑细胞死亡的分子机制，完善谷氨酸受体介导脑卒中的机制探究，并为脑卒中的防治提供新型药物靶点。
笔者注：谷氨酸受体（Glutamate receptors）是一类神经递质谷氨酸的受体蛋白，广泛分布于中枢神经系统的神经元突触和非突触区域，参与调节神经元间的化学信号传递和神经元网络的功能。谷氨酸受体包括多种亚型，其中最为重要和研究最多的是以下几种：NMDA、AMPA、Kainate与代谢型谷氨酸受体。
图1 敲除DAPK1缓解MCAO小鼠的脑损伤
02
小胶质细胞驱动CD8+ T细胞浸润介导脑损伤
2023年3月，中山大学孙逸仙纪念医院唐亚梅研究组于《Neuron》杂志再次发表文章。文章以RIBI、MCAO、单细胞转录组测序与T细胞受体测序为主要研究手段，发现RIBI与MCAO模型小鼠中，小胶质细胞释放的趋化因子CCL2与CCL8介导CD8+ T细胞浸润至脑组织，敲除小胶质细胞内这两种趋化因子可显著缓解RIBI（图2）与MCAO（图3）介导的脑损伤。
笔者注：T细胞浸润（T-cell infiltration）是指T细胞迁移并聚集到特定组织或器官的过程，这通常表明该区域存在炎症或免疫反应。此现象通常由趋化因子、细胞黏附分子与炎症信号介导。T细胞浸润在神经系统疾病和脑损伤中的重要性不可忽视。通过深入研究其机制和作用，能够为疾病的诊断、治疗和预后提供新的视角和方法。
图2 敲除小胶质细胞内CCL2或CCL8缓解RIBI病症
图3 敲除小胶质细胞内CCL2或CCL8缓解MCAO病症
03
ASIC受体介导脑卒中引起的脑细胞死亡
上文已知，NMDA受体参与缺血性卒中引起的脑损伤。但临床研究发现，NMDA受体拮抗剂并不能有效缓解脑卒中病症，提示谷氨酸可能通过其他靶点介导缺血性卒中引起的脑细胞死亡。
上周三，上海市第六人民医院院长殷善开研究组于《Nature》杂志在线发表文章。文章以MCAO、膜片钳电生理、结构解析、药物研发为主要研究手段，发现酸敏感离子通道1a（ASIC1a）在其中扮演重要角色。
首先，为探究ASIC是否受谷氨酸调节，作者采用膜片钳电生理技术记录hASIC1a阳性CHO细胞。加入谷氨酸或其类似物，低pH诱发的内向电流幅度显著变大，提示谷氨酸信号可强化ASIC介导的内向电流（图4）。
接下来，为探究ASIC1a功能，作者引入ASIC1a缺失小鼠（Asic1a-/-；图5a-e）。pH7.0条件与GluR-B+pH7.0条件下，Asic1a-/-小鼠原代皮层神经元死亡率显著降低，乳酸脱氢酶（LDH；表征神经损伤）释放水平亦显著降低（图5f-j）。在体实验数据显示，Asic1a-/-小鼠MCAO病灶区显著减小（图5k-l）。以上结果表明，ASIC1a介导谷氨酸以及脑卒中引起的脑细胞死亡。
那么，ASIC1a可否作为缺血性卒中的药物靶点呢？
图4 谷氨酸及其结构类似物强化ASIC电流
图5 谷氨酸通过ASIC1a增强MCAO模型小鼠皮层细胞死亡
04
针对ASIC1a谷氨酸结合域的新型药物具有神经保护性
为回答以上问题，通过ASIC1a的结构解析与药物研发，作者基于ASIC1a的谷氨酸结合域开发一种新型药物LK-2，此药物可降低谷氨酸对ASIC电流的强化作用（详见文章正文图2与图3）。
为探究LK-2的神经保护作用，作者行细胞实验，发现LK-2组原代皮层细胞死亡率显著降低，LDH释放水平亦显著降低，低至ASIC1a缺失鼠水平（图6a-c）。在体实验方面，腹腔注射LK-2后，MCAO模型病灶区显著减小，24小时内小鼠运动水平显著提高（图6d-h）。
综上，针对ASIC1a谷氨酸结合域的LK-2具有神经保护性。
笔者注：ASIC（酸敏感离子通道）是一类特定的离子通道蛋白，主要响应于细胞外酸性环境的变化，并与谷氨酸之间存在一定的相互作用和影响，参与多种功能：酸性刺激的感知、神经传递调节、痛觉传导与神经退行性疾病的发生发展。
乳酸脱氢酶（Lactate Dehydrogenase，LDH）是一种广泛存在于体内组织中的酶，主要催化乳酸与丙酮酸之间的相互转换。它是糖酵解过程中的关键酶。正常情况下，LDH主要存在于细胞内，当细胞受损或死亡时，LDH会释放到细胞外环境中。其释放水平是衡量细胞损伤和细胞死亡的重要指标。
图6 针对ASIC1a谷氨酸结合域的新型药物具有神经保护性
05
激光散斑血流成像仪供应商
对于脑卒中研究，仅仅探究病灶区与行为学是不够充分的，因为脑损伤亦可诱发以上现象。对于缺血性脑卒中的范式建立，金标准必然是脑内血流水平的检测，这需要激光散斑血流成像仪。
上海欣软信息科技有限公司，负责新型激光散斑血流成像仪（XR-X01）的生产与寄售，是非常优秀的供应商。公司秉承为客户提供最优质、最可靠的产品的理念，在一切产品性能符合标准后才发送到客户的手中。在不断开发新产品的同时，公司还拥有着经过国外专业培训的有较好专业背景并熟悉市场的销售人员及技术服务人员，可根据不同客户的需求，提供各类相关仪器的技术咨询、设计、改装和升级，提供最佳解决方案等技术服务。
图6 上海欣软信息科技有限公司销售负责人
图7 激光散斑血流成像仪（XR-X01）产品实物图
总结
脑卒中与脑损伤机制复杂，影响甚广，致死率高，但诱因未明。今日文章解读脑卒中与脑损伤领域3个顶级实验室3篇优质文章，阐释激光散斑血流成像仪的应用价值。希望各位小伙伴勤学勤练，慎思笃行，实现科研理想。临了，文末的参考文献为殷善开院长研究组发表的最新Nature文章，强力推荐大家品读！
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