我们的大脑里有一套“清洁系统”叫类淋巴系统,专门负责把用过的“垃圾水”和代谢废物排出去,防止脑子“肿起来”。这套系统能不能正常工作,关键看一个叫AQP4的“排水通道”是不是安在正确的位置上,它必须集中在血管周围的星形胶质细胞“脚”上,才能高效排水。

基于此,苏州大学第一附属医院陈罡研究团队在Neurobiology of Disease杂志发表了“Dystrophin 71 deficiency causes impaired aquaporin-4 polarization contributing to glymphatic dysfunction and brain edema in cerebral ischemia”揭示了Dystrophin 71缺乏导致水通道蛋白-4极化受损,促成脑缺血中类淋巴系统功能障碍和脑水肿。

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本研究发现,在脑缺血再灌注后,抗肌萎缩蛋白71(DP71)通过泛素-蛋白酶体系统被降解,导致其在血管周围星形胶质细胞终足中的表达显著下降;由于DP71与水通道蛋白-4(AQP4)共定位并相互作用,DP71缺失引起AQP4去极化,进而损害类淋巴系统的间质液引流功能,加重血管源性脑水肿。过表达DP71可恢复AQP4极化,改善类淋巴清除、减轻脑水肿并缓解反应性星形胶质细胞增殖及行为障碍;而蛋白酶体抑制剂MG132能阻断DP71降解,发挥类似保护作用。该研究揭示了DP71-AQP4轴在调控类淋巴功能和脑水肿中的关键作用,为脑缺血后脑水肿的机制提供了新见解。

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图一 MCAO/R小鼠的脑水肿和类淋巴系统功能障碍

研究发现,MCAO/R小鼠在脑缺血再灌注后1小时和3天出现两个脑水肿高峰,分别对应细胞毒性水肿和血管源性水肿阶段;其中第3天水肿最严重,因此作者聚焦于这一时间点。

为评估类淋巴系统功能,研究人员向小鼠脑内注射荧光示踪剂,结果发现:与假手术组相比,MCAO/R 3天小鼠清除大分子的能力明显下降,脑内示踪剂残留更多,而引流至颈部淋巴结的示踪剂显著减少。这表明,在血管源性水肿高峰期,类淋巴清除功能受损,可能导致水分和炎症因子滞留,进一步加重脑水肿。

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图二 Dp71过表达改善MCAO/R小鼠的类淋巴清除和脑水肿

作者使用激光散斑技术监测脑血流,发现病毒对照组和Dp71过表达小鼠在缺血和再灌注期间的血流变化相似,说明后续效果并非由缺血程度差异引起。随后,通过腺相关病毒在星形胶质细胞中高效过表达Dp71(经蛋白印迹和免疫荧光验证)。

结果显示:与对照组相比,Dp71过表达显著促进荧光示踪剂从脑内向深颈淋巴结引流,减少脑内残留,表明类淋巴清除功能改善;同时,脑含水量明显降低,脑水肿减轻。

总之,提升DP71表达可有效缓解脑缺血后类淋巴功能障碍和脑水肿。

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图三 Dp71过表达改善MCAO/R小鼠的行为缺陷

多种疾病与类淋巴系统清除功能障碍相关,可导致代谢废物堆积,进而损害运动和认知功能。

为此,作者通过旷场实验()评估DP71干预对MCAO/R小鼠行为的影响。结果显示,与假手术组相比,MCAO/R小鼠的运动距离和穿越格子次数显著减少;而Dp71过表达明显改善了这些行为缺陷,提升了小鼠的运动能力和探索行为。

随后的AQP4免疫荧光染色显示,MCAO/R小鼠海马血管周围AQP4呈去极化分布,而Dp71过表达有效恢复了AQP4的正常极化定位,提示其行为改善可能与AQP4极化修复及类淋巴功能增强有关。

总结

本研究揭示,脑缺血后类淋巴清除功能障碍显著促进了血管源性水肿的发生,而干预类淋巴功能可有效调节脑水肿的程度。其潜在机制表明,泛素化介导的DP71降解会削弱DAPC对AQP4的锚定作用,从而改变AQP4在血管周围的定位,导致液体流出受阻并加剧脑水肿。增强DP71表达可促进AQP4极化和类淋巴清除,进而减轻脑水肿。因此,DP71成为增强类淋巴功能、缓解脑缺血后脑水肿的一个有前景的靶点,为以类淋巴功能为核心的脑缺血治疗提供了新视角。

文章来源:

https://doi.org/10.1016/j.nbd.2024.106586

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