Блог

Jul 14, 2023

Астроцит

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 12799 (2023) Цитировать эту статью 264 Доступы Детали показателей Ранее мы продемонстрировали, что защита от надвигающегося кортикального ишемического инсульта является эффективной.

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 12799 (2023) Цитировать эту статью

264 доступа

Подробности о метриках

Ранее мы продемонстрировали, что защита от надвигающегося коркового ишемического инсульта достижима путем сенсорной стимуляции ишемизированной области на модели постоянной окклюзии средней мозговой артерии у взрослых крыс (pMCAo). Мы также продемонстрировали, что основным механизмом, необходимым для такой защиты, является система коллатералей среди церебральных артерий, которая приводит к реперфузии ишемизированной территории СМА. Однако, поскольку такой побочный поток слаб, он может быть необходим, но недостаточен для защиты, и поэтому мы искали другие дополнительные механизмы, которые способствуют сенсорной защите. Мы предположили, что активация лактатного челнока астроцитов-нейронов (ANLS) может быть еще одним потенциальным механизмом, лежащим в основе, который дополняет коллатеральный поток в процессе защиты. Подтверждая нашу гипотезу, используя функциональную визуализацию, фармакологическое лечение и посмертную гистологию, мы показали, что ANLS играет ключевую роль в защите коры головного мозга, основанной на сенсорной стимуляции, и, следовательно, служит другим поддерживающим механизмом, лежащим в основе процесса защиты.

Используя постоянную окклюзию средней мозговой артерии (pMCAo) на крысиной модели ишемического инсульта (рис. 1), мы продемонстрировали защиту от надвигающегося ишемического инсульта посредством сенсорной стимуляции, осуществляемой в течение двухчасового временного окна защиты после начала ишемии1,2,3, 4,5,6,7,8. Каковы механизмы, лежащие в основе этой сенсорной нейропротекции в этой крысиной модели? Мы показали, что необходимым компонентом такой защиты является пиальная коллатеральная система (лептоменингеальные анастомозы), обеспечивающая ретроградный приток крови к окклюзированной СМА из других корковых артерий, что приводит к реперфузии ишемизированной области1. Применяя допплеровскую оптическую когерентную томографию (DOCT), которая позволяет проводить прямую количественную оценку кортикального кровотока и притока, мы обнаружили, что сенсорная стимуляция после pMCAo действительно усиливает ретроградный коллатеральный кровоток и приток в постоянно окклюзированный MCA9. Однако, несмотря на такое улучшение, коллатеральный кровоток и поток оставались на очень низком уровне в течение первых критических часов для защиты после pMCAo9. Эти данные позволяют предположить, что, хотя коллатеральный кровоток необходим для нейропротекции ишемизированной кортикальной ткани, его может быть недостаточно. Поэтому мы искали другой дополнительный механизм, который также мог бы участвовать в сенсорной нейропротекции.

Расположение (средней мозговой артерии) СМА, бочкообразных полей и инфаркта. (А) показано место окклюзии СМА (зеленый ограничивающий круг), где она связана, и бочкообразная кора головного мозга (желтым цветом, усы C2), изображение взято из нашего предыдущего исследования1. (B) Зеленый эллипс показывает черную нить, используемую для окклюзии MCA, а желтый круг показывает приблизительное местоположение реакции C2-усов. (C) Вверху: срез TTC области инфаркта белого цвета (указан стрелкой) у крысы с постоянной окклюзией средней мозговой артерии (pMCAo) без сенсорной стимуляции; Внизу: срез TTC защищенной области (без белой области, указан стрелкой) у крысы pMCAo с немедленной (+0 ч) стимуляцией (2-часовая стимуляция усов C2, проводимая сразу после pMCAo), изображение взято из нашего предыдущего исследования5 .

Управление энергией мозга основано на совместных и динамических взаимодействиях нейронов, глии и сосудов (NGV), участвующих в производстве, передаче и использовании энергии10,11,12,13. В последние годы появляется все больше подтверждающих доказательств важности лактатного челнока астроцит-нейрон (ANLS), который обеспечивает лактат в качестве источника энергетических потребностей активированных нейронов «по требованию» и предпочтительного источника энергии для некоторых нейронов10,11,14,15 ,16,17,18,19,20,21. У здоровых животных наблюдаются две формы ANLS, которые приводят к высвобождению лактата из астроцитов15. Один из них основан на астроцитарном гликогенолизе, а другой — на поглощении глюкозы астроцитами, что активирует их метаболизм посредством аэробного гликолиза, что приводит к выработке лактата21,22. Недавнее исследование установило, что у здоровых животных энергообеспечение нейронов критически зависит от уровня активности нейронов15. При низких уровнях нейрональной активности нейроны поглощают глюкозу непосредственно из крови, тогда как высокие уровни или интенсивная нейрональная активность приводят к переходу от использования глюкозы к использованию нейронами лактата. Поскольку сенсорная защита после pMCAo зависит от вызванной активации нейронов в ишемизированной области, мы предположили, что аналогичные механизмы, зависящие от активности нейронов, задействованы в ишемизированной коре. Соответственно, ANLS может активироваться в ответ на сенсорно-вызванную стимуляцию нейронов, тем самым способствуя нейропротекции ишемизированной территории. Чтобы опровергнуть эту гипотезу, вслед за pMCAO мы использовали фармакологические манипуляции, которые блокировали транспортеры лактата на корковых нейронах, расположенных на ишемизированной территории, во время сенсорной стимуляции. Наши результаты подтверждают гипотезу о том, что лактатный челнок также является необходимым дополнительным механизмом сенсорной нейропротекции в крысиной модели ишемического инсульта, и подчеркивают важность сенсорно-активируемых астроцитов в нейропротекции. Эти результаты, вместе с нашими предыдущими результатами, которые показывают, как сенсорная стимуляция сводит к минимуму пост-pMCAO наращивание предсказывающей инфаркт обширной кортикальной синхронности спонтанных локальных полевых потенциалов (LFP)23,24, демонстрируют, как защита от надвигающегося ишемического инсульта посредством сенсорной стимуляции является многомерным и включает в себя все компоненты NGV, от коллатеральной системы до ANLS и активности нейронов.