巨噬細胞通過物理粘附和機械牽引作用修復腦血管損傷.pdf

1、出血性腦中風是嚴重威脅人類健康和生命的一類疾病，腦出血后會造成嚴重的神經損傷。近年來隨著腦成像技術的進步，原來不能檢測到的腦微出血的現(xiàn)象也越來越受到重視。腦微出血是腦部微小血管病變后產生的出血現(xiàn)象。內皮層的損傷是血管破裂的主要原因。因此快速修復內皮層損傷對保持腦血管健康是很重要的。但是腦出血后損傷的血管是怎么修復的？由于缺少合適的動物模型，這個問題還沒有被回答。
　　為了解決這個問題，建立合適的腦出血動物模型是非常必要的。斑馬魚具

2、有身體透明和易于操作的優(yōu)點，非常適合進行實時觀測和分子機制的研究。我們在斑馬魚中構建了一個新的腦出血模型。我們用雙光子激光特異的損傷腦血管單個內皮細胞，這樣可以引起血管的破裂和腦出血。利用這個方法，選擇不同大小或者不同血流的血管就可以很好的模擬腦出血和腦微出血。
　　巨噬細胞與腦損傷、腦出血、以及血管發(fā)育和血管重塑等密切相關，但巨噬細胞是否在腦血管損傷修復中起作用還不清楚。為了研究腦出血巨噬細胞在血管修復方面的功能，我們利用標記巨

3、噬細胞的轉基因系觀察腦出血后巨噬細胞的行為。我們發(fā)現(xiàn)巨噬細胞會在血管損傷后三十分鐘左右被招募到血管損傷的位置。而后巨噬細胞伸出偽足粘附損傷傷口的內皮細胞，巨噬細胞會在隨后的3個小時左右回縮偽足并牽拉內皮細胞，內皮細胞會被拉出形同偽足的突出，最后巨噬細胞會介導血管的兩個斷口連接。巨噬細胞只有在血管損傷修復完成后才會離開。
　　損傷血管通過什么趨化因子招募巨噬細胞？我們用ATP的水解酶和ATP受體抑制劑來抑制ATP的信號，我們發(fā)現(xiàn)巨噬

4、細胞不能到達損傷位置。同時我們發(fā)現(xiàn)內皮細胞中的鈣信號在血管損傷后馬上有明顯的上升。這些數(shù)據(jù)表明內皮細胞在損傷后可以通過分泌ATP來招募巨噬細胞。
　　在少數(shù)的情況下兩個或兩個以上的巨噬細胞會分別粘附血管損傷的兩端。這時損傷不會被修復。腦血管損傷只有在兩個端口同時被一個巨噬細胞粘附的情況下才能被修復。這個結果排除了巨噬細胞通過分泌細胞因子修復損傷。我們發(fā)現(xiàn)當巨噬細胞粘附在內皮細胞上后，粘附連接蛋白的聚集會出現(xiàn)在兩種細胞的粘附位點。這

5、些數(shù)據(jù)表明巨噬細胞和內皮細胞產生了粘附連接。
　　偽足的回縮可以產生很大的拉力，這種拉力是依賴于myosin II的。我們用抑制劑抑制了myosin II的活力后發(fā)現(xiàn)血管修復也可以被抑制。而偽足的骨架是微絲。我們用標記微絲的轉基因系觀察，發(fā)現(xiàn)微絲在巨噬細胞和內皮細胞間富集。而后我們用微絲的抑制劑處理，發(fā)現(xiàn)巨噬細胞到達后不能伸出偽足產生粘附，修復不能完成。在修復過程中加入微絲抑制劑同樣能抑制修復。所以巨噬細胞介導的修復是依賴于微絲產

6、生的機械拉力。
　　為了研究血管修復中的分子機制，三個修復時期的巨噬細胞和內皮細胞被分別收集，而后進行轉錄組測序。我們發(fā)現(xiàn)機械力和細胞粘附的基因和信號途徑有著明顯的變化。其中PI3K和Rac1通路在這些基因中變化明顯。而后我們研究了這兩個分子的作用。用抑制劑的方式抑制PI3K發(fā)現(xiàn)巨噬細胞介導的修復能被抑制。對于Rac1用化學和遺傳的方法抑制都能使修復受到影響，所以這兩種分子對修復有著重要的作用。
　　抑制巨噬細胞移動到損傷位

7、點可以發(fā)現(xiàn)血管會自己緩慢修復，所以還存在一種不依賴巨噬細胞的血管修復方式。我們發(fā)現(xiàn)這種修復是依賴微管的延伸而不是依賴于微絲。并且這種修復方式要比巨噬細胞依賴的修復方式耗費更多的時間，修復效率也更低。我們發(fā)現(xiàn)這種自我延伸會被巨噬細胞的粘附所停止。進一步我們發(fā)現(xiàn)內皮細胞自我延伸時，頂端的Rac1的活力會降低，人為的抑制Rac1會加速內皮細胞的自我延伸。Rac1的活力降低也許是兩種修復方式不同的分子基礎。
　　我們的研究在斑馬魚中構建了

8、一個新的腦出血模型。與以前的模型相比，可以進行高分辨率的實時觀察，了解腦中風后的細胞學行為。另外這個模型可以方便的進行分子生物學的研究，這在以前的動物模型中很難達到。我們的研究揭示了巨噬細胞通過直接的機械作用修復損傷，這是對巨噬細胞主要通過分泌細胞因子起功能的一個補充。巨噬細胞和損傷內皮細胞的相互作用，為解釋炎癥和血管疾病的成因提供了新的視角。研究中的新發(fā)現(xiàn)為臨床提供了一些新的意見，加速巨噬細胞對腦血管損傷的修復可能對治療腦中風和腦微出