脊髓损伤(SCI)后,神经元肿胀是一个常见的病理现象,这种肿胀与神经元存活率下降有关,进而影响患者的运动(http://www.maoyihang.com/sell/l_35/)功能恢复。了解SCI后神经元肿胀的动态变化及其与恢复的关系,对于开发有效的治疗策略至关重要。
#### 研究发现
近日,得克萨斯大学加尔维斯顿医学分部的Bo Chen研究团队在《科学转化医学》(Sci Transl Med)上发表了一篇题为“Reduction of prolonged excIT(http://www.maoyihang.com/sell/l_25/)atory neuron swelling after spinal cord injury improves locomotor recovery in mice”的研究论文,揭示了SCI后神经元肿胀的时空模式,并提出了布美他尼作为潜在治疗药物的可能性。
##### 脊髓水肿的时空模式
研究团队首先评估了三种SCI模型在损伤后不同时间段内的脊髓水肿进展。结果显示,在急性期(损伤后2天内),所有模型的损伤中心区域水含量显著增加,到亚急性期(损伤后14天),水含量逐渐恢复至接近未损伤水平,并持续至35天。这表明,脊髓水肿主要发生在急性期,并在亚急性期逐渐减轻。
##### 神经元肿胀的可视化与量化
为了更好地理解SCI后神经元肿胀的情况,研究团队开发了一种基于机器学习的三维图像分析流程,成功可视化了脊髓中的兴奋性和抑制性神经元,并分析了它们的体积和空间分布。通过EGFP标记的核糖体亚单位,研究人员识别出约37,304个兴奋性神经元和32,456个抑制性神经元,发现神经元体积分布偏向较小细胞,兴奋性和抑制性神经元的中位体积分别为1475 μm³和1756 μm³。
##### 神经元肿胀的时间模式
研究发现,SCI后2天内,兴奋性Vglut2神经元体积显著增大,14天时背部区域的肿胀减轻,35天后神经元体积分布恢复至接近未损伤状态。而抑制性Vgat神经元在损伤后2天内体积显著增大,但在14天和35天时恢复至未损伤水平。这表明SCI后抑制性和兴奋性神经元的肿胀模式存在显著差异。
##### 神经元存活率与肿胀的关系
研究显示,SCI导致的兴奋性和抑制性神经元肿胀与其存活率密切相关。2天时,兴奋性Vglut2神经元的存活率为69.2%,抑制性Vgat神经元为66.1%。到14天,存活率进一步下降,兴奋性神经元为60.6%,抑制性神经元为58.5%。在35天时,兴奋性神经元的存活率显著降低至42.3%,而抑制性神经元数量相对稳定。
##### 布美他尼的作用机制
研究还探讨了NKCC1抑制剂布美他尼对SCI后神经元肿胀的影响。实验表明,在SCI后的急性期,布美他尼显著减少了兴奋性Vglut2神经元的肿胀,并增加了存活神经元的数量。延迟至损伤后14至35天施用布美他尼,尽管减少了大体积(G3)神经元的肿胀,但未显著影响总体神经元体积。
#### 运动功能恢复
研究显示,立即进行布美他尼治疗的小鼠,其Basso小鼠评分(BMS)和步态分析显示出显著改善,步态和步幅均有所提升。尽管延迟开始的布美他尼治疗未提高步态表现,但显著增加了神经元的存活率,表明脊髓损伤后的治疗窗口可能具有灵活性。
#### 结论
这项研究揭示了SCI后兴奋性和抑制性神经元的肿胀与减少具有不同时间模式,并发现布美他尼作为NKCC1抑制剂能够减轻兴奋性神经元的肿胀,降低其损失,显著改善运动功能恢复,效果持续至少4周。这为理解脊髓损伤的病理机制及提供潜在治疗方案奠定了基础。