【中国声音】冯华教授团队：长期髓鞘缺陷是缺血性脑卒中后神经元丢失和神经功能损伤的重要因素

撰文︱成永杰

审阅︱冯华

近期，陆军军医大学第一附属医院神经外科冯华教授研究团队和梅峰教授和肖岚教授团队在神经医学期刊《Brain》发表了题为《Prolonged myelin deficits contribute to neuron loss and functional impairments after ischaemic stroke》的研究论文。该论文揭示了缺血性脑卒中髓鞘丢失和髓鞘形成不足是卒中后神经元丢失和神经功能障碍的重要原因，提示促进髓鞘形成可能成为有效的治疗策略。

原文链接：https://doi.org/10.1093/brain/awae029

缺血性脑卒中占脑卒中的70%以上，是全球老年人口死亡和残疾的主要原因^[1]。尽管取栓、溶栓等治疗方法的发展已经显著降低了缺血性脑卒中的死亡率，但是更多的脑卒中患者患有慢性和永久性功能障碍，包括运动障碍、癫痫、痴呆等^[2]。临床研究表明，脑白质损伤的程度和神经功能缺陷的严重程度呈正相关^[3]。脑白质由大量髓鞘化神经元轴突组成，髓鞘是少突胶质细胞（Oligodendrocyte，OL）的膜状突起反复包绕轴突形成的多层膜结构。除绝缘轴突保证动作电位在轴突上快速传递外，OL通过提供乳酸和Sirt2等为轴突提供代谢支持，以保护轴突功能和完整性^[4]。然而OL容易受到缺氧和营养剥夺的影响导致凋亡和髓鞘破坏。成年大脑仍存在大量少突胶质前体细胞（Oligodendrocyte precursor cell，OPC），可以分化为OL形成新的髓鞘。但是，缺血性脑卒中的髓鞘动态变化情况及其相关功能意义尚不清楚。

首先，作者从北京协和人脑库获得了缺血性脑卒中患者脑组织标本，观察了基底神经节（BG）损伤区域的髓鞘变化。采用GFAP免疫荧光染色，根据星形胶质细胞的激活情况确定损伤区域（图1）。在相邻切片的损伤区域内，发现大面积MBP+髓鞘丢失，且比NF200阳性轴突和NeuN+神经元密度下降更加显著（图1），可见大量脱髓鞘轴突（MBP-/NF200+）。以上结果表明，缺血性脑卒中导致大脑缺血区中显著的髓鞘丢失，同时出现神经元丢失和轴突退化。

图1：缺血性脑卒中患者损伤区存在广泛髓鞘丢失和无髓轴突。（图源：Yong-jie Cheng, et al., Brain,2024）

考虑到卒中后已形成髓鞘和新形成髓鞘均可能发生剧烈变化，作者利用PLP-CreERT; mT(omato)/mG(FP)和NG2-CreERT；Tau-mGFP转基因小鼠，分别观察已形成髓鞘和新生髓鞘的动态改变。他莫昔芬（tamoxifen）诱导后PLP-CreERT; mT(omato)/mG(FP)可显示已形成髓鞘（不显示新形成髓鞘），tMCAO造模2周后缺血区mGFP+阳性髓鞘大量减少丢失，mGFP-/NF200+无髓神经纤维显著增加。采用NG2-CreERT；Tau-mGFP转基因小鼠诱导后仅标记新生髓鞘，发现缺血4周和8周mGFP+新生髓鞘比未损伤组更少（图2）。通常脱髓鞘疾病中，脱髓鞘区域在损伤后14-21天可出现明显的髓鞘再生。本研究结果显示缺血性脑卒中，已形成髓鞘退化明显，髓鞘再生缓慢，是缺血性脑卒中特有的病理学改变。

图2：tMCAO小鼠已形成髓鞘丢失和新生髓鞘减少。（图源：Yong-jie Cheng, et al., Brain,2024）

年龄是缺血性脑卒中的一个危险因素，同时随着衰老的进程，髓鞘再生的能力迅速下降，作者检测了15月小鼠的新生髓鞘的水平。与2月小鼠相比，15月小鼠新生髓鞘显著下降，神经元存活和神经功能的恢复也受到抑制。为了验证髓鞘形成是否是缺血性脑卒中后神经元存活和神经功能的恢复所必需的。作者使用NG2-CreERT; Tau-mGFP; Olig2^fl/fl小鼠在OPC中特异性敲除Olig2以抑制髓鞘再生，tMCAO造模后发现缺血区髓鞘再生受到抑制，且敲除Olig2加重了神经元丢失的存活和学习记忆等神经功能损伤（图3）。以上结果表明，新生髓鞘形成的水平与脑卒中后神经元存活和功能恢复呈正相关的可能性。

图3：髓鞘形成是tMCAO小鼠神经元存活和神经功能恢复所必需的。（图源：Yong-jie Cheng, et al., Brain,2024）

作者接下来研究促进OPC分化和髓鞘形成能否改善缺血性脑卒中后的神经元存活和功能恢复。利用NG2-CreERT; Tau-mGFP; M1R^fl/fl条件敲除小鼠在OPC中特异性敲除少突胶质细胞分化和髓鞘形成的负性调节因子M1R以促进髓鞘再生。结果表明M1R敲除2月后mGFP+新生髓鞘显著增加，ASPA+成熟少突胶质细胞数量增加，并促进了神经元的存活和功能恢复（图4）。以上结果表明，促进髓鞘形成能够改善缺血性脑卒中后的神经元存活和功能恢复。

图4：OPC中敲除M1R髓鞘再生并改善tMCAO小鼠神经元存活和神经功能恢复。（图源：Yong-jie Cheng, et al., Brain,2024）

作者最后研究了促髓鞘形成药物--氯马斯汀（Clemastine）对缺血性脑卒中后神经元和神经功能的影响。氯马斯汀治疗tMCAO小鼠2月后新生髓鞘显著增加，CC1+成熟少突胶质细胞数量也显著增加。DTI显示治疗组小鼠纹状体FA值相较于未治疗组显著增加。同时也明显改善了神经元的存活，电生理记录显示多棘神经元的放电频率得到了恢复（图5）。以上结果表明，促髓鞘形成药物氯马斯汀能够改善缺血性脑卒中后的神经元活动和功能恢复。

图5：促进髓鞘形成药物改善tMCAO小鼠神经元活性。（图源：Yong-jie Cheng, et al., Brain,2024）

图6：工作总结图：促进髓鞘形成药物改善缺血性脑卒中后的神经元存活和神经功能恢复。（图源：Yong-jie Cheng, et al., Brain,2024）

参考文献（reference list）

[1] Mendelson, S. J. & Prabhakaran, S. Diagnosis and Management of Transient Ischemic Attack and Acute Ischemic Stroke: A Review. Jama 325, 1088-1098, doi:10.1001/jama.2020.26867 (2021).

[2] Powers, W. J. Acute Ischemic Stroke. The New England journal of medicine 383, 252-260, doi:10.1056/NEJMcp1917030 (2020).

[3] Georgakis, M. K., Duering, M., Wardlaw, J. M. & Dichgans, M. WMH and long-term outcomes in ischemic stroke: A systematic review and meta-analysis. Neurology 92, e1298-e1308, doi:10.1212/wnl.0000000000007142 (2019).

[4] Baumann, N. & Pham-Dinh, D. Biology of oligodendrocyte and myelin in the mammalian central nervous system. Physiological reviews 81, 871-927, doi:10.1152/physrev.2001.81.2.871 (2001).

陆军军医大学第一附属医院神经外科成永杰博士生与基础医学院组胚教研室王斐副教授为本文共同第一作者。陆军军医大学冯华教授、肖岚教授与梅峰教授（Lead Contact）为本文共同通讯作者。