美国马里兰州健康科学大学的Kryslaine L. Radomski等通过冲击伤动物模型探讨4-氨基吡啶治疗急性轴突损伤的疗效。结果发表在2022年5月的《Acta Neuropathologic Communications》在线。

——摘自文章章节

该研究采用随机双盲法将156只Thy1-黄色荧光蛋白（Yellow Fluorescent Protein，YFP）-16转基因C57BL/6小鼠分成4组，包括假手术腹腔注射生理盐水组、脑外伤腹腔注射生理盐水组、假手术腹腔注射4-AP组和脑外伤腹腔注射4-AP组。实验第7天，小鼠接受最后一次4-AP或生理盐水注射后30-60分钟采集血清，通过液相色谱结合串联质谱分析血清4-AP浓度。取小鼠大脑，固定后切成14μm冠状切片。感兴趣区域位于撞击部位下方位于扣带回和纵裂之间的内侧胼胝体；在蔡司LSM700共焦显微镜观察高分辨率图像并通过ImageJ软件分析表达YFP轴突结构，以及使用图像处理软件arivisVision 4D分析电压门控钠通道（Nav1.6）、NavCaspr带和Kv1.2结构域。依据ImageJ Cell Counter插件将所有Kv1.2标记的近旁结区分为典型或非典型。典型Kv1.2标记区与Caspr结旁区不重叠，结构对称；非典型Kv1.2标记区与Caspr结构域重叠30%以上，而且不对称。电生理检查时，将脑切片转移到蔡司Examiner Z1上用含蔗糖的人工脑脊液灌注，再连接到刺激发生器的钨电极，予以刺激；用硼硅酸盐毛细玻璃管记录电极，从距刺激电极约1.5±0.18mm处记录胼胝体轴突的诱发电位。动物实验模型的排除标准：实验期间体重减轻10%；小鼠表现不协调的翻正反射，出现颅骨骨折、颅骨凹陷或出血和疼痛；脑切片质量未能达到标准要求。

研究结果显示，与假手术组相比，TBI小鼠的翻正时间明显延长，证实损伤对意识的影响。所有小鼠的平均体重保持稳定，表明TBI和4-AP不会对整体健康产生不利作用。此外，4-AP对小鼠无明显的副作用。荧光均匀分布在健康成年小鼠表达YFP转基因的轴突细胞质中，而TBI诱发广泛弥散的轴突损伤。在TBI后1-7天内，使用4-AP治疗明显减轻TBI小鼠的轴突肿胀。使用4-AP后，由YFP检测的轴突断开点球状肿胀数量显著减少。有髓轴突中的Caspr蛋白位于节旁区，此为包含Nav1.6通道的朗飞节点髓磷脂附着点，TBI可引起Caspr蛋白的分布改变。大多数成对的Caspr结构域似乎对称，但半节点以未配对的Caspr结构域的形式存在。4-AP治疗能够显著减少TBI后半节点和结旁区，7天后与假手术组相当。4-AP治疗显著改善轴突Kv1.2电压门控钾通道的定位，这对动作电位传递至关重要。TBI后Caspr结构域和Kv1.2结构域显著重叠，非典型Kv1.2结构紊乱。4-AP治疗显著改善Kv1.2定位,但非典型Kv1.2结构域仍明显高于假手术组水平。

TBI导致完整的有髓轴突数量减少。TBI后表现线粒体肿胀的轴突增加，反映轴突损伤的早期状态。TBI致使受损轴突细胞质浓缩、细胞骨架结构紧密和囊泡或细胞器堆积。TBI诱发轴突脱髓鞘变性。4-AP组治疗7天后明显改善轴突和脱髓鞘状况，但在TBI后3天表现不明显。第7天4-AP组的轴突线粒体肿胀显著下降29.5%，轴突受损降低51.7%，脱髓鞘降低41.7%。与生理盐水处理组的TBI小鼠相比，4-AP治疗作用持续时间越长，上述三种病理变化改善越明显，轴突脱髓鞘可恢复到假手术组水平，表明4-AP治疗能减少轴突损伤数量。TBI可造成有髓轴突的平均直径和髓鞘厚度缩小。4-AP治疗对轴突直径或髓鞘厚度没有影响。电生理检查中记录到的电极第一波（N1）代表快速传导的有髓轴突状况，第二波（N2）代表慢速传导的无髓以及脱髓鞘轴突状况。TBI减慢N1和N2的传导速度和降低CAP振幅，4-AP治疗未改变假手术组或TBI组的传导速度和CAP振幅。然而，TBI确实致使N2波形变宽，缓慢地返回基线，反映脱髓鞘受损的有髓轴突传导减慢。4-AP治疗增加假手术组中CAP中N1和N2的兴奋性，但在TBI动物中未观察到增加，表明4-AP并没不影响TBI后轴突兴奋性。总之，TBI影响胼胝体有髓轴突的传导速度和波幅，但在TBI后4-AP治疗7天时，胼胝体有髓轴突的传导速度和波幅不再受影响。

该研究首次研究4-AP治疗TBI的效果，证实4-AP可多方面改善轴突的损伤状况。研究侧重于急性期使用4-AP，反映经过急性期存活的轴突症状不再持续。基于对多发性硬化患者的回顾性分析，使用4-AP治疗TBI也有可能改善神经变性。总之，纠正轴突损伤是改善TBI患者预后的重要目标。