上海欣软《动物行为实验手册》正在免费包邮发放中，《动物行为实验指南》是前者的进阶篇，全书预计600页+，内容更加详实严谨，印书版预计9月份完成，获取方式请关注公众号：脑声常谈的后续通知。
2023年7月27日奥古斯塔大学乔治亚医学院神经外科Darrell W. Brann团队在Frontiers in Neuroscience杂志发表 “Senolytic therapy is neuroprotective and improves functional outcome long-term after traumatic brain”，揭示了抗衰老治疗药物具有神经保护作用，可改善小鼠创伤性脑损伤后的功能结果。
慢性神经炎症可在创伤性脑损伤后存在数月至数年，其潜在机制尚不清楚。在目前的研究中，作者使用创伤性脑损伤皮质（TBI）小鼠模型来检测脑损伤后长期大脑中是否存在促炎衰老细胞，以及通过抗衰老药物消除这些细胞是否可以改善脑损伤后的长期功能预后。结果显示，在控制皮质冲击模型中，大脑皮质、海马、胼胝体和丘脑外侧的星形胶质细胞和小胶质细胞衰老细胞标记物p16Ink4a或p21Cip1/Waf1共定位。间歇性给予抗衰老药物达沙替尼和槲皮素，持续13周，消除了脑外伤动物大脑中p16ink4a阳性和p21Cip1/Waf1阳性细胞，并显著降低了主要衰老相关分泌表型促炎因子、白细胞介素-1β和白细胞介素-6的表达。在脑外伤后18周，延缓治疗显著减轻了同侧皮质、海马和外侧后丘脑的神经退行性变，并增强了神经元数量。创伤性脑损伤后18周的行为测试进一步显示，衰老疗法显著挽救了创伤性脑损伤小鼠的空间参考记忆和识别记忆缺陷，以及抑郁样行为。
图一 创伤性脑损伤后的进行性神经元丢失和损伤
进行性神经退行性变被广泛认为是慢性神经炎症的一个标志。因此，作者检测了成年雄性小鼠在损伤后7天、5周和4个月的神经退行性变。以假手术组动物作为对照，对神经元标记物NeuN和神经退行性标记物进行分析，评估大脑不同区域的神经元丢失和神经退行性变。对同侧损伤皮层的NeuN+细胞数量进行定量分析，发现神经元数量从5wpi逐渐减少到4mpi。同一时间内同一区域FJC+细胞数量明显增加，提示创伤后进行性神经退行性变。在病灶周围皮层的其他大脑区域观察到广泛的FJC+神经元和丘脑外侧CA1区、齿状回和丘脑。这些结果表明，创伤性脑损伤后有进行性和广泛的神经退行性变。
图二 小鼠在创伤性脑损伤后4个月时表现出明显的学习和记忆缺陷
接下来，作者在创伤性脑损伤后4个月时检测了10月龄的雄性小鼠的认知功能。采用巴恩斯迷宫测试检测小鼠空间记忆，采用新物体识别测试检测识别记忆，结果发现TBI-4mpi小鼠在参考记忆方面存在明显缺陷。接下来使用新物体识别测试来检测了海马体依赖的识别记忆。在采样阶段，假手术组和TBI-4mpi小鼠在两个相同物体上的探索时间相似，这表明小鼠对位于不同位置的相同物体没有偏向。然而在选择阶段，与假手术组小鼠相比，TBI-4mpi小鼠对新物体的偏好明显降低，这表明在TBI后4个月，小鼠的识别记忆也有明显的损伤。
图三 创伤性脑损伤损伤后4个月出现慢性和广泛的炎症反应
小胶质细胞在介导损伤后大脑的神经炎症过程中发挥着重要作用。因此，作者接下来检测了5wpi和4mpi时TBI脑中小胶质细胞的激活。小胶质细胞标记物Iba1的表达和强度被用作小胶质细胞活化的指标。Iba1脑切片免疫染色显示，丘脑的病灶周围皮质、海马CA1区、DG、胼胝体和LP有广泛的激活。免疫印迹结果进一步证实了在4mpi时，皮质和海马中Iba1蛋白的表达较强。这些发现表明创伤性脑损伤后存在广泛的神经炎症反应。
图四 创伤性脑损伤后4个月出现进行性和广泛性白质损伤
慢性神经炎症和小胶质细胞活化与白质损伤有关。因此，作者接下来研究了创伤性脑损伤小鼠的大脑是否存在创伤性脑损伤后导致长期白质损伤。与假手术小鼠相比，MBP在TBI 5wpi和4mpi小鼠大脑中的分布在同侧损伤皮质中表现出不均匀和碎片化的模式，表明白质损伤。对MBP的免疫印迹分析也显示，在4mpi时，同侧损伤皮质中的MBP水平显著下降。此外，皮质区域的MBP强度显示，小鼠大脑中TBI 5wpi和4mpi区域的MBP强度显著降低。在TBI-4mpi切片中，MBP在Iba1+细胞体中共定位，这些发现表明，创伤性脑损伤后的进行性白质损伤会长期持续，这是慢性神经炎症的另一个标志。
图五 TBI-5wpi和TBI-4mpi小鼠大脑中的星形胶质细胞和小胶质细胞表达衰老细胞标记物
接下来，作者检测了在4mpi时，皮质中衰老细胞标记物的表达。对TBI后4个月小鼠皮质中的衰老细胞标记物进行RT-PCR分析发现，与假手术组小鼠相比，细胞衰老的几个关键标记物显著上调，包括p16、p21和IL-1β。接下来研究了衰老细胞标记物是否在脑卒中后不同脑区的星形胶质细胞和小胶质细胞中长期表达。IHC结果显示，在5wpi时，p16和星形胶质细胞的p21在星形胶质细胞中具有广泛的共定位，在丘脑的皮质、CC、DG和LP的4mpi和LP中有更大的共定位。假手术组动物在大脑不同区域的星形胶质细胞中显示出很少或没有衰老标记物的共定位。此外，IHC结果的半定量显示，几乎所有脑区的p16+和p21+细胞都显著增加，在5wpi时显著升高，随后在4mpi时衰老细胞的逐渐升高。研究还显示，衰老标记物p16Ink4a在丘脑皮质和LP的小胶质细胞中具有很强的共定位，表明许多小胶质细胞也会发生长期衰老。
图六 衰老治疗可消除脑外伤后衰老星形胶质细胞，抑制衰老细胞标志物的表达
接下来，作者研究了使用衰老药物达沙替尼和槲皮素是否可以消除衰老细胞，以及是否长期降低脑中促炎SASPs IL-1β和IL-6的水平。从创伤性脑损伤后1个月开始，给予溶媒对照或达沙替尼和槲皮素给雄性大鼠，每周口服3天，连续13周。达沙替尼和槲皮素可使创伤性脑损伤小鼠显著减少p16+和p21+星形胶质细胞在各大脑区域分布。衰老标记物 p16Ink4a 在丘脑皮质和LP的小胶质细胞中存在共定位，这表明许多小胶质细胞在TBI后在大脑中也会导致长期衰老。
图七 老年治疗挽救创伤性脑损伤后的认知功能和抑郁行为
作者进一步用巴恩斯迷宫测试了小鼠空间记忆，在脑外伤后18周对TBI+ VH动物的结果显示，它们有明显的空间参考记忆损伤，逃逸潜伏期显著增加，逃逸孔所在象限的时间减少。相比之下，TBI后1个月开始的达沙替尼和槲皮素治疗显著改善了小鼠空间记忆缺陷，对假手术组小鼠没有影响。两组之间的逃逸速度没有差异，这表明观察到的差异不是由于运动功能的差异。接下来，作者使用新物体识别测试来检测达沙替尼和槲皮素治疗TBI小鼠识别缺陷的能力。小鼠识别记忆损伤4个月后，这种效应被达沙替尼和槲皮素治疗明显逆转创伤性脑损伤。此外，强迫游泳试验结果显示，与假手术组小鼠相比，TBI 对照组小鼠的抑郁样行为显著增加，而达沙替尼和槲皮素治疗能够显著逆转TBI小鼠的抑郁样行为。
图八 衰老治疗可减少创伤性脑损伤后的神经退行性变和神经元丧失
接下来，作者分别通过评估NeuN和FJC染色来检测衰老治疗对不同脑区神经元丢失和神经退行性变的影响。观察TBI后18周各组丘脑皮质、CA1、DG和LP中NeuN和FJC染色分析。与TBI对组相比，达沙替尼和槲皮素+TBI组在所有检测的脑区NeuN+细胞数量显著增加，FJC强度显著降低。这一发现表明，抗衰老的治疗减少了丘脑外伤后长期患者皮质、CA1、DG、LP的神经退行性变和神经元丢失。
目前的研究表明，通过间歇达沙替尼和槲皮素治疗后显著减少了许多脑区的神经退行性变和神经元丢失，并改善了创伤性脑损伤后4个月的认知功能和抑郁样行为。这些发现表明，衰老细胞可能是创伤性脑损伤的一个治疗靶点，并且通过抗衰老治疗有可能显著延长创伤性脑损伤的治疗窗口。
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2023.1227705/full
特别鸣谢
联系客服
