听老师推荐，看的一篇侧枝代偿的基础文献

In brief

无效再通是中风治疗中的一个严重问题。Binder和El Amki等人证明脑卒中后脑脊膜侧支(lmc)调节再灌注。LMCs较差的小鼠出现快速、不受控制的高灌注。在中风患者中，他们发现了类似的有害再灌注。侧枝功能应成为新型脑卒中治疗的目标。

Highlights

脑卒中期间lmc维持灌注

再通后，lmc允许逐渐的再灌注

在LMCs较差的小鼠中，再通会导致有害的高灌注

LMCs差的脑卒中患者表现为快速再灌注和无效再通

总结

再通是缺血性脑卒中治疗的主要方法。然而，即使及时清除血块，许多中风患者恢复得也很差。软脑膜侧支(lmc)是一种功能尚不清楚的动脉吻合血管。我们应用激光散斑成像、超快超声和双光子显微镜在基于凝血酶的脑卒中和纤溶治疗小鼠模型中显示，lmc维持大脑自动调节并允许逐渐再灌注，导致小梗死。在lmc较差的小鼠中，远端动脉段塌陷和有害的充血导致再通后出血和死亡。计算机分析证实了lmc在保持缺血区域灌注方面的相关性。因此，在行取栓术的脑卒中不良络患者中，快速再灌注导致出血转化，不利于恢复。因此，我们确定lmc是卒中后调节再灌注和防止无效再通的关键成分。未来的治疗干预应着眼于增强侧支功能，允许卒中后有益的再灌注。

介绍

由供脑动脉突然阻塞引起的缺血性中风，每年导致数百万人残疾和死亡。目前的缺血性中风治疗旨在通过静脉溶栓、机械取栓或两者结合来恢复血流。然而，尽管闭塞血管能及时成功地再通，但许多患者的临床改善不足。这被称为“无效再通”。再灌注是建立再灌注的先决条件，即恢复脑部血流。然而，包括远端血块碎裂、周细胞收缩、毛细血管的中性粒细胞阻塞在内的一些过程可能会阻碍缺血脑的再灌注。因此，无效再通的进行性梗死扩张是由再灌注失败引起的。

软脑膜侧支(LMCs)是连接大脑中动脉(MCA)末端分支的一部分与前动脉末端分支的脑侧吻合血管(ACA)和(PCA)脑后动脉。虽然LMCs在正常生理条件下表现出最小的血流，但当主要供血动脉发生阻塞时，通过LMCs的血流被招募，并部分支持脑血流(CBF)流向缺血核心和梗死周围区域。侧支血流的补充是通过血管舒张和压力梯度实现的，压力梯度导致血流从邻近区域重新分配到缺血组织。人类和啮齿动物的lmc程度不同。在脑卒中患者中，广泛的lmc与溶栓和机械取栓后更好的预后相关。虽然lmc减轻了缺血性损伤的严重程度，但对于侧枝程度的差异如何影响再通后的再灌注，我们知之甚少。在这项研究中，我们假设大量lmc的存在提供了再灌注前和再灌注过程中的血流动力学支持，从而防止卒中治疗后无效的再通。

我们在三种侧枝程度有显著差异的小鼠品系中使用了卒中和溶栓的凝血酶模型。我们在体内监测再灌注过程，以揭示lmc对血管完整性以及组织再灌注的时空动态的贡献。通过计算机血流模型，我们研究了跨血管类型侧支程度的空间影响。最后，我们将这些发现从小鼠扩展到接受血栓切除术的急性缺血性卒中患者，为支持lmc在再灌注过程中的保护作用提供了直接的转化证据。

结果

所选小鼠品系LMC量的变化

图1所示。Balb-C、C57BL/6和Rabep2 - / -小鼠lmc、梗死体积和感觉运动功能的定量分析(A) iDISCO清除和抗sma - cy3染色的Balb-C、C57BL/6和Rabep2-/-老鼠。黄色星星表示lmc。比例尺，1毫米。

(B)流域区域特写图像，黄色星星表示lmc。比例尺，200mm。

(C)三种老鼠每个半球lmc的定量(n = 5 /株)。注意Balb-C和C57BL6的LMC数与Chalothorn等18使用荧光血管造影的LMC数相似。我们在这里展示了Rabep2-/-小鼠，***p < 0.001;在双尾Mann-Whitney U检验中

(D)柱状图为3个不同品系小鼠在第7天的梗死体积，双尾Mann-Whitney U检验，*p < 0.05， ***p < 0.001。

(E-G)脑卒中后第1、3和7天生理盐水和rt- pa处理小鼠的神经学评分和胶带去除评估。双尾Mann-Whitney U检验*p < 0.05， **p < 0.01, n = 10。

为了对比不同程度lmc的动脉网络，我们检测了C57BL/6、Rabep2 -/-和Balb-C小鼠。Rabep2 - / -小鼠具有C57BL/6基因背景，但由于Rabep2基因的破坏，该基因在发育过程中对LMC的形成很重要，因此LMC的数量减少。为了三维血管可视化和LMC定量，我们进行了基于iDISCO的脑清除和免疫染色。我们使用薄片显微镜对整个大脑的平滑肌肌动蛋白(a-SMA)阳性细胞进行成像(图1A、1B和S1)。lmc被定义为a- sma阳性血管吻合相对的MCA和ACA远端分支。与先前的报道一致，我们观察到C57BL/6中平均每个半球约有10个MCA-ACA侧枝，Rabep2 /6中平均每个半球有2-3个MCA-ACA侧枝。而大多数(偶尔1)Balb-C小鼠则没有(图1C)。因此，我们将lmc在C57BL/6中表示为“丰富”，在Rabep2 /6中表示为“中度”。和Balb-C动物的“最少”。

图2。C57BL/6小鼠脑卒中前后LMCs双光子成像

(A)双光子设置示意图。

(B) C57BL/6小鼠颅窗。这里使用这种基因型是因为它有广泛的lmc。箭头显示MCA分支和lmc。

(C)双光子采集时的图像。血浆用异硫氰酸荧光素(FITC)葡聚糖标记为绿色。为了区分动脉和静脉，使用633 Alexa Fluor (AF)-肼(红色)染色(动脉血管壁为红色)。

溶栓诱导的MCA再通与LMC延伸无关

接下来，我们试图确定lmc的存在是否影响血栓形成和溶栓过程中的溶解过程。采用凝血酶模型对C57BL/6、Rabep2 -/-和Balb-C小鼠。该模型紧密模拟脑卒中患者自然凝块形成和rt- pa为基础的静脉溶栓的临床情况，可以直接在体内可视化再灌注。我们研究了凝血酶显微注射后凝块的形成和脑卒中后2小时(rt-PA或载药输注开始后90分钟)凝块的存在。与小鼠无关，凝血酶注射导致MCA M2分叉处闭塞，在60%-75%的对照组小鼠中持续2小时。脑卒中诱导后30分钟输注Rt-PA可导致MCA-M2完全或部分再通(Balb-C: 94.1%;C57BL / 6: 95.3%;Rabep2 -/ -92.9%)与LMC状态无关(图S2)。所有小鼠的缺血持续时间保持不变。因此，我们没有观察到更丰富的lmc在溶栓治疗中增强了凝块溶解和增强了再通。

卒中预后与lmc数量相关

然后，我们测试了丰富的lmc是否能保护中风患者的组织完整性和神经功能。小鼠接受rt-PA或载药，在诱导中风后监测7天。第7天的梗死体积Balb-C最大，Rabep2-/-居中。，在C57BL/6小鼠中最小(图1D-1G)，证实了先前使用永久性远端M1MCA结扎的研究，其中稳健的侧支循环限制了梗死面积。与对照组相比，溶栓治疗显著减轻了所有三种鼠的缺血性组织损伤(Balb-C: 13.84±2.34 mm3vs8.22±1.01mm3;Rabep2-/-:11.59±0.91mm3vs.6.24±0.70mm3;C57BL/6: 7.07±0.96 mm3 vs。2.26±0.72 mm3)(图1D)。这反映在rt-PA后Balb-C和Rabep2 / 2的感觉运动功能改善。但在C57BL/6小鼠中没有，C57BL/6小鼠总体上只有很小的缺陷(图1E)。总的来说，C57BL/6小鼠的感觉运动功能通过胶带测试和综合神经学评分评估更好，因为C57BL/6小鼠具有丰富的lmc，只有最小的缺陷(图1E-1G和S4)。

(D)左侧为C57BL/6小鼠脑卒中后LMC反应的代表性图像。中间，脑卒中后LMC直径变化的心电图，由横线扫描生成(左图中的蓝线)。右图为基线和中风后侧络红细胞流动的动态图，由平行于血流的线扫描生成(左图中的红线)。深色条纹表示红细胞，灰色条纹表示荧光示踪剂填充的LMC管腔。

(E)脑卒中诱导后基线(0)、30和120 min时C57BL/6的LMC直径、RBC流速和血流变化;**p < 0.01;***p < 0.001双尾t检验，n = 5

lmc在卒中和再灌注期间被招募建立

为了检查LMCs对卒中和再灌注的贡献，我们在C57BL/6小鼠的MCA-ACA分水岭区域进行了体内双光子成像(图2)。卒中后，LMCs立即扩张，从ACA向MCA区域招募侧支血流(图2D和2E)。中动脉再通后，侧支直径和血流恢复到基线值，表明lmc对血流向闭塞区域的贡献。在Rabep2-/-小鼠(由于lmc数量较少，只有极少数可以在颅窗下看到)，双光子成像证实了类似的卒中诱导的扩张和血流增加，再通后恢复正常(图S5)。因此，在中风期间，lmc确实被建立，增加流向受影响区域的流量。

LMCs范围影像侧枝血流水平

为了评价降小动脉(DAs)和毛细血管(Cs)的血流募集以及lmc数量的功能，我们在2只C57BL/6和2只Balb-C小鼠的4个半真实微血管网络中进行了血流模拟，这些微血管网络来源于真实的表面小动脉(SA)网络。1 . SA网络通过穿透树(DAs和上行小静脉，AVs)和人工生成的毛细血管床(图3A)进行扩展，并且人工修改LMC的数量以生成高(100% LMC)，中等(50% LMC)和无(0% LMC)的表示(图3B)。因此，这些网络仅在lmc的数量上有所不同，这使我们能够以孤立的方式估计lmc范围的影响。

通过DA根的积分流量指向皮质表面，这是流量到达皮层表面的直接度量毛细血管床，清楚地表明血流从ACA侧重新分配到MCA侧，这种影响在100% lmc和lmc附近最为明显(图3C和3D)。在MCA侧，100% LMC与0% LMC (<250 mm)相比，DA根的整体灌注大714%，距离LMC远端500 mm仍大154%。毛细管流速的中位数相对变化是评估流量如何以平均方式分布到单个毛细血管的另一个指标(图3E)。与DA跟流量一致，我们一致观察到100% LMC的中位毛细流速变化更大(例如，在<250 mm时，100% LMC和50% LMC分别增加48%和17%)。

图3。不同程度LMCs大脑中动脉闭塞(MCAo)和动脉扩张对血流速率的影响(A)基于C57BL/6小鼠真实表面小动脉(SA)网络的半真实微血管网络(MVN)放大图描绘了增加的穿透树(下行小动脉，DAs和上行小静脉，AVs)和人工毛细血管床(Cs)。在表面，MCA和ACA供血血管连接到Willis圈(SAs到CoW)， MCAo的位置包括在内。

(B) 2只C57BL/6和2只Balb-C小鼠的4个SA网络。绿色和蓝色分别表示ACA和MCA地区的sa。50%和100% LMC配置的LMC分别以橙色和红色突出显示。灰色阴影区域标记了距离LMC起点/终点小于250毫米(浅灰色)或介于250到500毫米(深灰色)之间的区域。Wsl:分水岭。

(C) 100% LMC和50% LMC构型相对于0% LMC, MCA和aca侧DA根点的整体血流量的相对变化。柱状图描绘了四个半真实mvn的平均值。显示距离LMC起始/终点< 250mm、250 - 500mm和r500mm的三种距离类别的相对变化(见B)。

(D) C57BL/6I各DA根点在100% LMC和0% LMC之间的相对血流变化。

(E)毛细血管血流速率的中位数相对变化与(C)相当

lmc影响再灌注时血流恢复的动力学

我们已经在单血管水平记录了LMC在缺血和再灌注期间的募集，接下来我们探讨了LMC募集对溶栓过程中缺血区域血流恢复的影响。使用激光散斑对比成像(LSCI)在基线、凝血酶阻断期间和阻断后120 min深度300-700 mm处提供高时间分辨率和高空间分辨率的连续宽视场灌注评估(图4A和4B)。闭塞MCA后，所有三种老鼠的MCA远端区域(M4/M5区域)的灌注均显著下降至基线的20%-30%(图4B - 4D)。脑卒中诱导后假性溶栓120分钟内皮质灌注保持低水平(图4B、4C和S6)。rt-PA给药后Balb-C和Rabep2 -/-小鼠分别为基线的60.2%±3.77%和59.2%±3.66%。令人惊讶的是，在具有丰富侧支的C57BL/6小鼠中，无论是否给予rt-PA, CBF恢复更慢，仅为基线的50%左右(47.3%±4.27% vs. 47.7%±4.53%)(图4B和4D)。

图4。LSCI评估凝血酶闭塞和溶栓后的再灌注(A)实验设置，包含卒中后110分钟CBF监测(左)。LSCI在主要血管和MCA-M4/M5区域以及用于分析的分水岭区域的示意图(右)

基于上述C57BL/6小鼠MCA-M4/M5区域的皮层再灌注较慢和较少，而C57BL/6小鼠具有良好的功能和组织结果(丰富的侧支)之间的差异，我们假设LMCs促进了C57BL/6小鼠更近端LSCI无法到达的区域的再灌注。因此，我们接下来使用超快超声(uUS)与4D超灵敏多普勒记录和超声定位显微镜(ULM)26来研究更近端的mca供应区域，即凝血酶显微注射和凝块形成的远端。

接下来，我们应用uUS测量脑卒中和溶栓期间深部(最大8毫米)组织的脑血容量(CBV)，持续2小时(图5)。尽管纹状体等偏远区域在老鼠之间没有差异(图S7)，但我们评估了MCA-M4/M5区域的CBV，该区域在之前的实验中已经用LSCI评估过，如图4所示。与LSCI研究结果一致，与LMCs丰富的动物(C57BL/6)相比，溶栓导致低LMCs和低-中级LMCs小鼠(Balb-C, Rabep2 -/- ) MCA-M4/M5提供区域内的再灌注水平更高(图S8)。与我们之前的LSCI结果一致，在皮层浅层区域没有实现完全的再灌注。然而，在更近端的MCA-M3区域，溶栓导致三种老鼠的再灌注达到或超过基线的100%(图5C)，表明再血流诱导的近端和远端mca供应脑区域的再灌注因LMC状态而有很大差异:LMC差或差至中等的小鼠在受影响的M3区域显示充血(高于100%基线)再灌注(Balb-C 138.8%±23.1%，Rabep2-/-145.8%±20.3%)(图5C)。不良和中不良侧支小鼠的上游(MCA-M3)充血再灌注可能是下游MCA-M4/M5段达到较高灌注水平的原因。此外，溶栓后达到卒中前基线灌注水平的时间也有显著差异:LMCs丰富的小鼠逐渐再灌注，在98.5±7.77分钟内达到卒中前值的100%。相比而言，LMCs差或差至中等LMCs的小鼠的再灌注时间明显更早(Balb-C)，再灌注速度更快/更急(Balb-C和Rabep2 -/- )，分别在66.37±12.59分钟(Balb-C)和83.7±9.54分钟(Rabep2 / /)达到100%。

图5。超快超声(uUS)实验装置，包含脑卒中后2小时CBV监测(左)。从冠状面看MCA-M3和流域区域的D ROI选择(右)。

(B) Balb-C、Rabep2 /-/-在基线、中风后立即、rt-PA开始后30和90分钟的代表性二维ULM采集C57BL/6小鼠。根据底部的调色板，颜色表示以mm/s为单位的流速。

(C、D) rt-PA治疗Balb-C (n = 8)、Rabep2?/?(C) MCA-M3地区和(D)流域地区的C57BL/6 (n = 9)只动物。*/#p < 0.05，双尾Mann-Whitney U检验。

侧枝循环不良小鼠的快速再灌注和充血与MCA远端分支节段血管张力丧失有关

为了揭示所观察到的不同再灌注反应的结构和血流动力学基础，我们使用了活体双光子显微镜(图6)。我们分析了Balb-C、C57BL/6和Rabep2 -/-的MCA远端分支(MCA- m5段)的直径和血流。小鼠中风和再灌注。MCA闭塞后，所有动物MCA- m5段的红细胞(RBC)速度均大幅下降(图6C)。C57BL/6小鼠血流下降较轻(侧枝丰富)，提示闭塞后丰富的lmc维持了MCA外区域的残余灌注。有趣的是，在凝血酶阻断后15 - 30分钟内，侧枝不良的Balb-C小鼠的M5段小动脉直径显著下降，然而在Rabep2-/-在C57BL/6小鼠中不存在(图6B、6C和S9)。

为了检验直径的下降是否反映血管功能的丧失，我们评估了脑血管反应性。在脑卒中前和溶栓后，小鼠通过面罩接受5分钟CO2刺激，同时我们使用LSCI测量灌注(图6D和S10)。在基线期间，高碳酸血症诱导CBF在MCA-M5供应区域内增加至137.3%±10.64% (Balb-C)， 144.1%±7.31% (C57BL/6)和140%±5.45% (Rabep2 /6)(图6E)。然而，在凝血酶显微注射后60分钟和开始rt-PA输注后30分钟，Balb-C的充血反应减弱至113.4%±8.94%，Rabep2-/-至111.3%±3.02%，而在C57BL/6小鼠中为141.5%±8.44%(图6F和S10)。这些数据表明，在患有差和中差lmc的小鼠中，去除血块后远端血管的血管调节能力丧失。

图6。（A）脑卒中前后MCA段血管形态和脑血管反应性(A) C57BL/6小鼠颅窗白色箭头显示MCA M5段。

(B) Balb-C、C57BL/6和Rabep2-/-远端MCA分支(白色箭头)的代表性图像老鼠中风前后。下:脑卒中前后动脉直径变化的代表性曲线图。

(C)每品系n = 5只小鼠在脑卒中后(15 - 30分钟)和溶栓后(60-90分钟)与脑卒中前测量结果(百分比变化)相比，RBC速度和远端MCA直径的量化;*p < 0.05， ***p > 0.001;双尾t检验。

侧枝不良小鼠的快速充血与脑出血和不良功能预后相关

鉴于脑出血(ICH)是脑卒中后再通治疗的主要并发症，我们探索lmc不良小鼠的充血再灌注是否与组织损伤有关。因此，我们分析了脑卒中后7天内脑出血的死亡率和发生率。在所有接受rtPA治疗的Balb-C小鼠中，40%在中风后亚急性期死亡(第1天至第4天)，而Rabep2 -/- 4组未发生死亡。C57BL/6小鼠(图7A和7B)。MCAM4/M5区域的LSCI分析显示，与存活的动物相比，过早死亡的动物在中风后最初2小时内表现出明显更快的再灌注，达到更高的值(图7C)。值得注意的是，即使在采用rt-PA溶栓的Balb-C动物(低LMCs)组中，死亡动物的再灌注水平也明显高于存活动物(图S11A)。此外，所有rt-PA均能治疗Balb-C和Rabep2 -/-亚型。处理过的动物在再灌注后显示出ICHs的证据，而C57BL/6小鼠则没有(图7D)。脑卒中后前2小时，脑出血动物的CBF曲线比非脑出血动物的再灌注更快(更陡)(图7F和S11B)。这些数据表明，MCA-M4/M5节段提供的皮质区域快速和陡峭的再灌注与并发症(ICH/死亡)的高风险相关。

图7。溶栓后Balb-C、C57BL/6和Rabep2 - / -组的死亡率和颅内出血(A和B) (A) rt- pa治疗Balb-C、C57BL/6和Rabep2 / / -组7天内死亡率百分比小鼠(n = 10只/株)和(B)生存曲线。

(C)亚组动物LSCI分析，所有接受rt-PA的老鼠的死亡与存活。*p < 0.05， **p < 0.01;***p < 0.001，双尾Mann-Whitney U检验。

(D-F)颅内出血(ICH)评估。

(D)第7天rt-PA处理动物显示ICHs和代表性TTC图像的总体百分比。

(E)出血定量(黄色箭头)。出血评分包括微观和宏观评估。7 **p < 0.01;***p < 0.001，双尾t检验。

(F)出现ICHs的rt-PA处理小鼠与未处理小鼠的LSCIs亚组;*p < 0.05， **p < 0.01;***p < 0.001，双尾Mann-Whitney U检验

接受血栓切除术的脑卒中患者早期静脉充盈提示不良预后

最后，我们探讨了在不同程度lmc小鼠中观察到的再灌注模式及其与脑卒中治疗结果的关系是否与脑卒中患者相关。卒中治疗后再灌注的唯一直接评估是大血管闭塞(LVO)卒中患者行血栓切除术后的介入后立即DSA。我们研究了大血管再通后的快速再灌注是否发生在与侧支状态差和不良结局相关的脑卒中患者中。在苏黎世大学医院卒中中心于2021年1月1日至7月7日期间接受动脉内治疗的96例缺血性卒中患者中，我们纳入了33例远端MCAM1或M2闭塞患者的数据，这些患者成功再通(脑梗死改良治疗，mtic27分级2b或3)。我们排除了额外的同侧颈动脉狭窄或闭塞、远端血栓栓塞、3个月时未按改良Rankin量表(mRS)进行临床随访，以及拒绝使用其数据进行研究的患者(见图S12的患者流程图)。根据造影剂填充时间(以秒为单位;图8)从这些时间编码的DSA序列中，两名对患者结局或随访影像不知情的高级神经放射学家将取栓后早期静脉充盈(n = 23)和未早期静脉充盈(n = 10)的患者分为两组，近似于在啮齿动物中风模型中观察到的快速和缓慢再灌注模式。然后比较两组患者的临床特征(年龄和性别)、侧支评分(基于取栓前CT血管造影数据的差、中、好)、初始卒中严重程度(入院时美国国立卫生研究院评分、美国国立卫生研究院卒中量表[NIHSS])、1天后随访成像的出血转化情况以及临床结局(3个月后mRS和NIHSS)(图8E)。与没有早期静脉充盈的患者相比，早期静脉充盈的患者侧支评分明显降低(p = 0.002)， 3个月时残存的神经功能缺损更多(NIHSS 1 [IQR4] vs. 0 [IQR 0]， p = 0.041)。此外，仅在早期静脉充盈的患者中检测到梗死区域的出血转化(47.8% vs 0%;P = 0.007)，提示梗死区血管结构完整性降低。3个月时，侧支评分和早期静脉充血均与NIHSS相关(Spearman’s Rho (r (Rho)) = 5.08, p = 0.009, r (Rho) = 0.417, p = 0.038)，而仅与mRS相关(r (Rho) = 3.56, p = 0.042, r (Rho) = 0.272, p = 0.125)。早期静脉充盈与出血转化密切相关(r (rho) = 0.466, p = 0.006)。

图8。脑卒中患者取栓后快速再灌注(A)脑卒中患者MCA-M2闭塞位置示意图。

(B) 2例MCA-M1远端闭塞脑卒中患者取栓前CT灌注成像。两者在Tmax图上(Tmax > 6 s对应缺血核心区)和相应的CBF图上的灌注缺损程度和严重程度相似。左侧患者(MCA-M2闭塞左侧)取栓后无早期静脉充盈，右侧患者(MCA-M2闭塞右侧)取栓后有早期静脉充盈。

(C)彩色编码的MIP(最大强度投影)DSA数据，来自无(左)和有(右)早期静脉充盈的患者，用白色箭头表示。

(D)与(B)相同的两例患者，取栓后1天的MRI显示弥散加权图像(DWI;白色区域)在前灌注不足区域(白框)内。下图为敏感性加权图像(SWI)的相应切片，其中血液沉积物呈黑色(右侧箭头)。注意，早期静脉充盈的患者在DWI上有相当大的梗死，在SWI上有出血转化。

(E)患者特征。

(F - H)脑卒中时NIHSS数据个体值的小提琴图(F)， 

(G)脑卒中后3个月mRS评分(H);*p < 0.05，双尾MannWhitney U检验

讨论

无效的再通，即尽管在中风中成功清除了血块，但临床和组织恢复不足，是一个巨大的临床问题。其潜在机制仍然知之甚少。微血管床再灌注不足或再灌注后组织损伤加速已在先前讨论过。在啮齿动物中风模型的治疗广泛的侧枝与卒中和再通的更好预后相关。然而，侧枝是否以及如何影响脑卒中后的再灌注仍然是一个谜。在这里，我们评估了三种小鼠品系在中风和再通治疗期间的组织灌注和小动脉反应性，这些品系在连接MCA和ACA区域的天然侧支/ lmc数量上存在遗传背景依赖性差异。我们发现，在卒中诱导时，不同水平的血流在LMCs中被招募，这取决于缺血区域的侧支数量(即“侧支状态”)。在lmc丰富的小鼠中，梗死体积更小，卒中引起的功能缺陷较轻。特别重要的是，我们发现在溶栓时，不良的侧支状态与快速和超出调节的再灌注相关，最终导致更严重的组织损伤和更严重的临床缺陷。这种溶栓后病理再灌注反应与lmc不足的合并在以前是未知的。我们从小鼠模型、计算机研究和脑卒中患者中获得的数据表明，丰富的lmc参与了缓冲这种潜在有害的再灌注反应。

先前的研究采用其他永久性血管闭塞的中风模型表明，侧枝是血液供应的替代途径。我们在卒中凝血酶模型中的双光子显微镜结果进一步证实了这一点，表明卒中后侧支血流和直径直接增加，以及对再灌注治疗的反应。由于大多数近端动脉分支无法通过常规成像技术评估，我们使用了uUS(图5)，它可以提供全脑的血流动力学成像。通过超声、双光子显微镜和LSCI的结合，我们建立了一幅独特的图像，显示了闭塞期间侧支本身以及MCA远端血管段灌注的直径和血流的动态变化，以及从单血管水平到脑深部的侧支血流、血管完整性和再灌注模式。

LMC调节的确切机制——扩张是被动的还是招募涉及主动机制——在很大程度上仍然未知。然而，与小动脉相比，lmc缺乏肌源性反应，在生理状态下SMC张力较低，反对缺血时的主动血管舒张。此外，在健康条件下，lmc上几乎不存在压力梯度。然而，在MCA闭塞后，压力的变化导致血管舒张，这在前面已经描述过了。

根据我们的研究结果，我们假设通过更好的lmc介导的MCA内皮细胞(远端血栓)的残余灌注，维持血栓溶解后血管的活力和功能，从而导致生理的、渐进的再灌注。相比之下，缺血时少的lmc和更严重的MCA远端分支灌注不足会导致内皮细胞功能障碍和衰退，在血块溶解后，内皮细胞收缩并失去调节再灌注的能力。

在脑卒中凝血酶模型和溶栓模型中，我们观察到再通后组织再灌注有显著差异。在LMC网络较差的小鼠中，再通后CBF的快速和急剧增加会导致缺血区域的高灌注、出血并发症和不良后果。再灌注时，在较深的m3供应区域观察到的CBF高于基线水平的超调很可能类似于受影响血管调节能力的丧失。在LMCs较差或无LMCs的小鼠中，对二氧化碳刺激的血管扩张能力受损证实了这一假设。因此，不受控制的再灌注可能危及先前缺血的脑组织，诱发再灌注损伤。

再灌注损伤是缺血性心脏病的一个公认问题。冠状动脉再通介导心肌过度损伤的机制有多种，其中包括活性氧形成的线粒体功能障碍、毛细血管和心肌细胞肿胀、微血管白细胞粘附和无回流，以及毛细血管通透性增加。虽然心脏和大脑的缺血有共同的基础，在啮齿动物模型中没有描述脑灌注改变可能类似于再灌注损伤，也没有令人信服的证据表明卒中患者存在再灌注损伤，因此这一概念的临床有效性最近受到质疑。我们在此提供了中风中潜在有害的充血再灌注的证据，基于(1)动态血流测量捕获高灌注，(2)再通道后血管结构的分解(双光子显微镜下m5分支的收缩)，以及(3)血管功能减弱(高碳酸血症)。

在侧支不良的小鼠中，再通的MCA段的血管调节功能的丧失可能是由于小动脉和毛细血管管腔内血管内皮细胞的缺血性损伤引起的。内皮细胞通过来自机械传感器的信号、与血细胞的相互作用或全身血管活性信号来维持血管的张力和反应性。当内皮细胞发生凋亡并因中风而死亡时，会影响血管网络以及邻近的胶质细胞和神经元细胞。lmc可以维持缺血区域内的剩余灌注，从而保护血管网络，维持其功能。再通后，当血流力的重新安装和动脉系统的高压一起发生时，逐渐的再灌注维持了组织的完整性，而过度、不调节的再灌注加速了组织损伤和出血的风险。

我们不能排除除了LMC程度以外的品系特异性因素可以解释Balb-C小鼠与其他两个品系之间再灌注模式的差异(例如凝血因子或个体对缺血的抵抗的差异)。然而,与C57BL/6小鼠相比Rabep2 - / -老鼠拥有完全相同的基因，除了突变基因Rabep2外，其他变量对观察到的再灌注反应差异没有显著影响。7号染色体Dce1位点内Rabep2基因的点突变不影响这些小鼠的微血管或毛细血管密度。这进一步得到了Rabep2 +/+幼崽数据的支持。此外，通过使用微血管网络，仅在lmc的程度上有所不同，该计算机研究证实了lmc的数量对中风期间血流募集水平的影响。在我们的模型中，再通成功与LMC状态无关。凝血酶模型是脑卒中、血栓形成、溶栓以及静脉溶栓血管反应的临床相关模型，使用与患者相同的rt-PA剂量和输注速率。其他使用细丝、结扎、夹紧或电凝的脑卒中动物模型不能捕捉到血栓再通和溶栓诱导的再灌注过程。虽然以前的研究表明，侧枝的范围与血栓长度和纤维蛋白溶解抵抗相关，但我们的模型中非常新鲜和均匀的凝块可能不能反映卒中患者凝块组成和来源的异质性。然而，因此，我们能够观察到独立于凝块组成的侧支状态的再灌注动力学。

有趣的是，我们证明了类似的快速再灌注模式在不良侧枝循环和缺血性脑卒中患者中，他们通过血栓切除术进行了再通。对于因远端MCA-M1或MCA-M2闭塞而中风的患者，我们根据取栓后DSA造影剂到达时间直接使用颜色编码。早期静脉充盈，尽管采用不同的分析方法和在更异质的卒中患者队列中进行了研究，但先前被认为表明血栓切除术后存在有害的高灌注。

在我们的患者队列中，这反映在3个月时更严重的神经功能缺损(NIHSS)和随访成像中梗死区域的出血性转化。mri显示出血是血脑屏障破坏的标志，是继发性梗死并发症的标志之一。因此，早期静脉充盈可能提示患者在取栓后立即存在脑出血和无效再通的风险，因此需要加强介入后医学监测。

我们的发现对中风治疗具有重要意义。lmc对于防止再通引起的再灌注损伤至关重要。我们发现，由于缺乏代偿性缺血灌注，lmc较差的患者更有可能遭受严重的中风。在使用先进的成像技术检测CBF模式后，本研究加强了LMC状态应被视为易感脑卒中患者的指标的主张。重要的是，我们证明了lmc较差的患者具有快速再灌注的特殊风险。脑卒中治疗后严重的组织损伤和出血性梗死转化，在脑卒中试验中应予以考虑。对这些患者来说，较长的治疗时间可能是极其危险的。血管危险因素可能影响LMC功能，有待进一步研究。除了作为脑卒中治疗结果的生物标志物的潜在用途外，lmc还可能成为脑卒中治疗的靶点。在IMPACT 试验中，刺激蝶腭神经节诱导的同侧侧枝流量增加对前循环皮质卒中患者有很好的效果。除了通过辅助保护治疗促进LMC功能外，另一种潜在的方法可能是减缓快速再灌注(例如，通过分级或间断地去除LMC不良患者的阻塞性血块)，从而减少组织损伤并改善卒中患者的预后。