“找到脑卒中后杀死神经元的通路”……从病因解析到治疗线索[读懂科学]

过氧化氢→星形胶质细胞胶原蛋白→神经元凋亡…在灵长类中证实功能恢复可能性

脑卒中后神经元发生连锁性凋亡的核心通路,已被韩国本土研究团队成功解析。这一从基础研究延伸至新药候选物验证的转化研究成果,于28日(韩国时间)发表在国际学术期刊《细胞代谢》(Cell Metabolism)上。


基础科学研究院(IBS)表示,由 Lee Changjun 牵头的记忆及胶质细胞研究团团队与乙支大学联合研究团队证实,在缺血性脑卒中发生时,过量生成的过氧化氢(H₂O₂)会刺激星形胶质细胞合成胶原蛋白,而这一过程最终导致神经元凋亡。

向脑卒中猴投予KDS12025后运动功能完全恢复。研究团队将其开发的新药候选物质KDS12025投予脑卒中猴模型,仅一周时间运动障碍即完全恢复。在抓取水果进食的实验中,未治疗的脑卒中猴因运动障碍无法动作,而用KDS12025治疗的猴子则在10次试验中次次成功。研究团队供图

向脑卒中猴投予KDS12025后运动功能完全恢复。研究团队将其开发的新药候选物质KDS12025投予脑卒中猴模型,仅一周时间运动障碍即完全恢复。在抓取水果进食的实验中,未治疗的脑卒中猴因运动障碍无法动作,而用KDS12025治疗的猴子则在10次试验中次次成功。研究团队供图

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脑卒中是由于脑血管阻塞或破裂引发的典型重症疾病,其特点是在初次损伤之后,神经元仍持续死亡,致使后遗症不断加重。此前,人们认为星形胶质细胞主要通过形成所谓的“胶质细胞屏障”来保护受损区域,但这一屏障反而会诱导神经元凋亡的机制尚未被清晰揭示。


“保护膜”成了毒药……过氧化氢触发的连锁反应


研究团队注意到,脑卒中发生后,作为活性氧一类的过氧化氢会急剧升高,这一信号会刺激星形胶质细胞。受到刺激的星形胶质细胞会生成Ⅰ型胶原蛋白,而随之堆积形成的胶质细胞屏障会包围神经元并诱导其凋亡。也就是说,研究确认了“过氧化氢→胶原蛋白生成→神经元凋亡”的病理通路。

缺血性脑卒中中星形胶质细胞Ⅰ型胶原蛋白生成及神经元凋亡示意图。研究显示,缺血性损伤后过氧化氢水平升高会激活星形胶质细胞,促使其生成胶原蛋白,从而诱导神经元凋亡。研究团队在灵长类模型中证实,清除过氧化氢或抑制胶原蛋白生成可以减轻神经损伤和运动功能下降。研究团队供图

缺血性脑卒中中星形胶质细胞Ⅰ型胶原蛋白生成及神经元凋亡示意图。研究显示,缺血性损伤后过氧化氢水平升高会激活星形胶质细胞,促使其生成胶原蛋白,从而诱导神经元凋亡。研究团队在灵长类模型中证实,清除过氧化氢或抑制胶原蛋白生成可以减轻神经损伤和运动功能下降。研究团队供图

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研究人员还验证了阻断这一通路是否能够产生治疗效果。将自主开发的新药候选物质“KDS12025”投予小鼠模型后,胶原蛋白生成和神经元凋亡大幅减少,原本下降的运动功能也呈现恢复趋势。尤其是即便在脑卒中发生后一段时间再进行给药,也能观察到功能改善,这意味着有望拓宽临床干预的时间窗。


在灵长类动物模型中也得到了相似结果。给药个体的病变体积缩小,原本瘫痪的手部功能得到恢复,显示出运动功能改善的可能性。不过研究团队表示,目前仍处于临床前阶段,距离真正应用于临床仍需进一步验证。



共同通讯作者之一、IBS研究委员 Lee Boyoung 称:“我们在分子水平上阐明了星形胶质细胞在活性氧作用下生成胶原蛋白的机制,这不仅对脑卒中研究具有意义,也将为阿尔茨海默病、帕金森病等退行性脑疾病研究提供重要线索。”另一位通讯作者、乙支大学教授 Yoo Seungjun 表示:“既然已经在灵长类模型中确认了治疗效果,未来有望推进至临床研究阶段。”