美国弗吉尼亚大学神经科学部的Ashley C. Bolte等研究发现脑膜淋巴功能障碍加剧TBI病理过程的机制。结果发表在2020年9月的《Nature Communications》在线。
——摘自文章章节
【Ref: Bolte AC, et al. Nat Commun. 2020 Sep 10;11(1):4524. doi: 10.1038/s41467-020-18113-4.】
创伤性脑外伤（TBI）造成中枢神经系统（CNS）损伤的病理过程中，清除危险和与损伤相关分子结构（damage-associated molecular patterns，DAMPs）的功能失效，致使蛋白质聚集体、坏死细胞和细胞碎片等无法清除，神经炎症反应持续，出现CNS的病理演变和发生并发症。淋巴循环遍布人体大部分组织，参与维持体液稳态，并发挥免疫应答及免疫监视作用。既往的大脑解剖研究未曾发现衬附内皮细胞的淋巴管，故大部分学者认为在大脑中不存在淋巴结构。但近几年的研究表明，脑膜淋巴管不仅存在，而且参与将大分子物质、细胞碎片和免疫细胞从大脑向外周引流的功能，维护脑内稳态。但该引流途径对许多神经系统疾病，包括TBI的作用，尚未阐明。美国弗吉尼亚大学神经科学部的Ashley C. Bolte等研究发现脑膜淋巴功能障碍加剧TBI病理过程的机制。结果发表在2020年9月的《Nature Communications》在线。研究者使用立体定向电磁冲击器对实验动物的右侧颞叶下部梨状区进行一次性打击，建立轻度闭合性TBI模型。为评估脑外伤模型的脑膜淋巴引流是否发生改变，在枕大池内注射0.5μm的荧光微珠（I.C.M.），在损伤后的不同时间点获取颈深淋巴结（dCLN）和脑膜，评估脑膜淋巴管形态并对其量化。
作者结扎TBI模型小鼠的双侧颈内静脉；在结扎3h和24h检测dCLN、脑膜淋巴管系统的引流。部分TBI小鼠在TBI前用光可转换药物Visudyne选择性地消融脑膜淋巴管。实验动物分为以下几组：未消融+未损伤组（Not Ablated+Sham）、消融+未损伤组（Ablated+Sham）、未消融+TBI组（Not Ablated+TBI）、消融+TBI组（Ablated+TBI）。在损伤后24小时和1周对小鼠进行RNA测序，并量化TBI后2周小鼠脑组织Iba1（小胶质细胞和CNS浸润单核细胞或巨噬细胞标记物）和GFAP（反应性星形胶质细胞标记物）免疫反应性水平及Iba1+细胞形态，同时对实验小鼠进行加速旋转棒测试、新位置识别试验（NLRT）以检测其认知功能。最后实验阶段，将血管内皮生长因子-C（VEGF-C）输送到老年小鼠的脑膜淋巴管，恢复其脑膜淋巴引流功能。实验分组包括：幼龄小鼠荧光蛋白（GFP）递送（Young- GFP）+TBI组、老年小鼠GFP递送（Aged-GFP）+TBI组、老年小鼠淋巴管生成因子（VEGF-C）递送（Aged-VEGF-C）+TBI组；量化各组动物意识丧失时间及神经行为学评分，并检测Iba1及GFAP的免疫反应水平。
研究结果显示，TBI导致脑膜淋巴引流受损，可持续至损伤后1个月以上，并诱发小鼠标记淋巴管面积的淋巴管内皮透明质酸受体（LYVE-1）增加、提高覆盖率，淋巴管内皮环状结构和萌芽数量显著增加，淋巴管直径也有增加的趋势。上述最大程度的形态学改变发生在伤后1-2周。在TBI之前淋巴消融（Ablated+TBI）组在损伤后24小时内补体相关基因表达显著上调，而且上调基因富含先天免疫途径；而下调显著的基因是Arc，Arc表达轻微减少对学习能力、记忆和大脑健康非常有害。Ablated+TBI组小鼠GFAP免疫反应性增高，Iba1免疫反应性有上升趋势，具有大量的Iba1+细胞。Iba1+细胞在离胞体距离远的部位树突分支更少、活性更高。Ablated+TBI组动物旋转加速杆性能百分比下降，提示运动学习受损；对新位置识别（NLRT）能力变差，提示记忆力受损。老年TBI小鼠的意识丧失时间明显长于幼龄小鼠，并且在神经核心行为测试中表现明显变差。然而，Aged-GFP+TBI组与Aged-VEGFC+TBI组小鼠在翻正时间或神经行为评分方面无显著差异，Aged-VEGFC+TBI组小鼠的Iba1胶质细胞增生水平下降。该研究结果表明，创伤性脑损伤（TBI）后导致脑膜淋巴引流受损，并影响淋巴管形态，加重脑外伤后神经炎症和认知功能障碍。恢复老年小鼠脑膜淋巴引流功能可减轻TBI引发的炎症反应。作者认为，提高对脑膜淋巴系统在脑损伤和康复中的作用的认识，有助于探索TBI新的治疗方法。
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