控制性減壓對(duì)神經(jīng)元?jiǎng)?chuàng)傷后壓縮性損傷的影響

由于腦損傷機(jī)制復(fù)雜且預(yù)后不良，創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）被認(rèn)為是最復(fù)雜的人類疾病之一。對(duì)于難治性顱內(nèi)壓（ICP）升高，去骨瓣減壓術(shù)（DC）是降低創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓、改善預(yù)后的有效策略。然而，快速減壓的標(biāo)準(zhǔn)程序與許多術(shù)后并發(fā)癥有關(guān)，例如遲發(fā)性顱內(nèi)血腫和彌漫性腦腫脹。之前的研究表明，控制性減壓（CDC）手術(shù)可減輕腦損傷并降低 TBI 并發(fā)癥的發(fā)生率。然而，潛在的分子機(jī)制尚未確定。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中，多種細(xì)胞生理過程，包括神經(jīng)遞質(zhì)釋放、神經(jīng)元興奮性和可塑性，都受離子通道的調(diào)節(jié)，尤其是 Ca²⁺ 和 K⁺ 離子。弱內(nèi)向整流的雙孔K⁺ 通道-（TWIK-）相關(guān)的雙孔K⁺ 通道（TREK）中的串聯(lián)孔域?qū)儆谧罱�發(fā)現(xiàn)的雙孔K⁺（K2P）通道，包括6個(gè)亞家族的15個(gè)成員，負(fù)責(zé)維持神經(jīng)元靜息電位。

TREK-1，也稱為 KCNK2 或 K2P2.1，在肺和大腦中高度表達(dá)。TREK-1　廣泛存在于機(jī)體內(nèi)，特別是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中高表達(dá)，它的主要作用是控制細(xì)胞興奮性并維持膜電位低于去極化閾值，因此參與調(diào)節(jié)多種生理和病理過程。它的激活受各種物理和化學(xué)刺激的調(diào)節(jié)，如機(jī)械拉伸、Gq 偶聯(lián)組 I mGluRs 和 Gs 偶聯(lián) 5-HR4 血清素受體。越來越多的證據(jù)表明，TREK-1 通道的功能障礙與多種神經(jīng)病理學(xué)有關(guān)，包括抑郁、疼痛、癲癇和缺血。然而，TREK-1 在創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓疾病中的作用尚未完全確定。

在安徽醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科的一項(xiàng)研究中，使用原代培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元的體外模型和大鼠體內(nèi)創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓模型中研究了 CDC 對(duì)神經(jīng)元?jiǎng)?chuàng)傷后壓縮性損傷的影響，此外考慮到機(jī)械力對(duì) TREK-1 激活的影響，還評(píng)估了 TREK-1 在 CDC 誘導(dǎo)的保護(hù)中的潛在作用。

皮質(zhì)神經(jīng)元 TNI 后壓縮加重神經(jīng)元損傷

為了在體外模擬 TBI 后的顱內(nèi)高壓，對(duì)原代培養(yǎng)的皮層神經(jīng)元進(jìn)行創(chuàng)傷性損傷和 0.5 MPa 壓力處理 3 小時(shí)。H&E 染色結(jié)果顯示，TNI 引起的神經(jīng)元損失因壓縮而顯著增加。測(cè)量 LDH 釋放以確定細(xì)胞毒性，TNI 誘導(dǎo)的皮質(zhì)神經(jīng)元中 LDH 釋放的增加通過壓縮得到增強(qiáng)。此外，通過測(cè)量 calcein AM 信號(hào)來測(cè)定神經(jīng)元活力。結(jié)果表明，TNI 顯著降低了皮層神經(jīng)元中的鈣黃綠素信號(hào)，而壓縮進(jìn)一步加劇了這種情況。

CDC 減輕 TNI 后的壓迫性損傷

為了模擬體外受控減壓，0.5 MPa 壓力在 1 小時(shí)（CDC 1h組）、2 小時(shí)（CDC 2h組）或 3 小時(shí)（CDC 3h組）內(nèi)逐漸釋放，一次完全釋放作為對(duì)照。結(jié)果表明，CDC 2h和CDC 3h顯著降低了TNI和壓縮誘導(dǎo)的LDH釋放，而CDC 1h沒有效果。一致的是，CDC 2h 和 CDC 3h，但不是 CDC 1h，在 TNI 和壓縮后明顯增加了鈣黃綠素信號(hào)。

CDC通過 TREK-1 抑制皮質(zhì)神經(jīng)元中的Ca²⁺ 反應(yīng)

為了研究 TREK-1 通道在 CDC 誘導(dǎo)的 TNI 后細(xì)胞內(nèi) Ca²⁺ 穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)中的作用，使用 TREK-1 阻滯劑 spadin 和 SID1900重復(fù) Ca²⁺ 成像實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在TNI后，Spadin（1  μM）和 SID1900（30  μM）均能明顯保存細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺ 濃度的降低。

CDC 減輕創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓后的腦損傷

為了在體內(nèi)條件下證實(shí)上述發(fā)現(xiàn)，建立了大鼠創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓模型。腦含水量測(cè)定結(jié)果顯示，與 RDC 組相比，CDC 20 分鐘或 30 分鐘，而非 CDC 10 分鐘，顯著減少腦水腫。神經(jīng)學(xué)分析表明，與 RDC 相比，CDC 20 分鐘或 30 分鐘保留了運(yùn)動(dòng)功能，但 CDC 10 分鐘沒有。接下來，使用 NeuN 抗體進(jìn)行免疫染色，以檢測(cè)創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓后的神經(jīng)元丟失，結(jié)果表明，與 RDC 相比，CDC 20 分鐘或 30 分鐘，而不是 CDC 10 分鐘，抑制神經(jīng)元丟失。

CDC 減輕體內(nèi)神經(jīng)元壞死和神經(jīng)炎癥

為了研究 CDC 對(duì)創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓后神經(jīng)元壞死性凋亡的影響，在腦切片上通過使用相應(yīng)抗體的免疫染色來檢測(cè) RIP1 和 RIP3 的表達(dá)。結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，RDC 和 CDC 均增加了 RIP1 的表達(dá)，但這兩組之間沒有差異。然而，與 RDC 相比，CDC 顯著降低了 RIP3 的表達(dá)。使用 CD68 抗體通過免疫染色確定小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，結(jié)果顯示 CDC 組小膠質(zhì)細(xì)胞的激活低于RDC組。

CDC 通過在體內(nèi)激活 TREK-1 發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用

在創(chuàng)傷性顱內(nèi)高壓后的腦切片中使用 TREK-1 抗體進(jìn)行了免疫染色，結(jié)果顯示，RDC 和 CDC 均增加 TREK-1 的表達(dá)，CDC　組　TREK-1　水平較高。通過與 NeuN 染色共定位，表明 TREK-1 的表達(dá)增加主要在神經(jīng)元中。為了進(jìn)一步證實(shí) TREK-1 在體內(nèi)的參與，使用 spadin 和 SID9100 重復(fù)了腦含水量測(cè)定和神經(jīng)功能測(cè)定。結(jié)果表明，spadin 和 SID9100 減弱了 CDC 對(duì)腦水腫和運(yùn)動(dòng)障礙的影響。

總之，目前的數(shù)據(jù)表明 CDC 在體外 2 小時(shí)或 3 小時(shí)和 CDC 在體內(nèi) 20 分鐘或 30 分鐘發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。潛在的潛在機(jī)制涉及 TREK-1 介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi) Ca2+ 穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和神經(jīng)元壞死性凋亡的抑制。

參考文獻(xiàn)：Chen T, Qian X, Zhu J, Yang LK, Wang YH. Controlled Decompression Attenuates Compressive Injury following Traumatic Brain Injury via TREK-1-Mediated Inhibition of Necroptosis and Neuroinflammation. Oxid Med Cell Longev. 2021 Nov 8;2021:4280951. doi: 10.1155/2021/4280951. PMID: 34790287; PMCID: PMC8592713.
圖片來源：所有圖片均來源于參考文獻(xiàn)

小編旨在分享、學(xué)習(xí)、交流生物科學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請(qǐng)聯(lián)系小編修正。
微信搜索公眾號(hào)“Naturethink”，學(xué)習(xí)更多細(xì)胞壓縮應(yīng)力技術(shù)及應(yīng)用！