中风的病理看起来很复杂。从最简单的意义上说,当大脑某一特定区域的血液供应中断时,该区域的氧气和营养被切断,中风就会发生。这种剥夺导致局部脑细胞的损伤和死亡。

但在血流中断后的几天里,免疫系统也会通过炎症反应对已经受伤的大脑造成一定程度的损伤。斯坦福大学(Stanford University)的一个研究小组进行的一项新研究发现,中风后导致脑损伤的是一组免疫细胞,这提高了免疫系统抑制可能是治疗大脑失血的一种有前途的方法的可能性。更令人惊讶的是,大部分对中风的免疫反应似乎是从肠道开始的,这为我们对肠道-大脑轴不断发展的理解提供了新的线索。的研究发表在七月一日自然免疫学

中风有两种表现形式:一种是大脑中的动脉破裂,引起动脉梗塞出血性中风——或者它被堵塞,通常是被血凝块堵塞,导致更常见的中风缺血性中风。在这项新研究中,作者们使用正电子发射断层扫描技术来扫描小鼠的免疫系统活动,这些小鼠的单个大脑动脉的血液被阻断45分钟,模拟缺血性中风。

具体来说,这项研究寻找的是骨髓细胞激活的增加,骨髓细胞有时被称为免疫系统的“第一反应者”。髓细胞表面含有一种名为TREM1的分子,或在髓细胞1上表达的触发受体,可以放大免疫反应。通常情况下,TREM1会促使免疫系统对抗感染,但当它的攻击性太强时,它不仅会导致中风,还会导致其他严重的疾病,如心脏病和癌症。

在经历了人工诱发的中风后不久,研究小鼠的血液和脾脏中髓系细胞中的TREM1水平升高,而许多免疫细胞都位于骨髓细胞中。在中风后的一到两天内,这些富含trem1的细胞就会轰炸大脑受影响的区域。似乎是过度兴奋的TREM1导致了脑损伤。后续实验进一步证实了这一点。

当TREM1基因被删除的小鼠遭受中风时,它们的大脑损伤明显更小,存活率也更高。缺乏TREM1基因的老鼠,它们的脚跑得更快,用后腿直立起来的能力也更好。

也许更令人惊讶的是,中风也会点燃受影响小鼠胃肠道的免疫活动。当我们——或老鼠——中风时,交感神经系统(主要位于大脑和脊髓之外)会向肠道发出信号,放松通常绷紧的肠壁。细菌可以通过肠壁迁移,刺激髓细胞,也增加了中风后感染的风险。研究人员发现,中风后,被称为巨噬细胞的骨髓细胞表面的TREM1水平也会上升,使身体和大脑暴露在更多的炎症中。

斯坦福大学神经学教授、该研究的高级合著者Katrin Andreasson说:“免疫反应或炎症反应正被证明是许多神经疾病的真正共同点。”“我们问的问题是:中风后涉及哪些免疫途径?我们认为我们找到了一个。”

安德里亚森实验室正在进行的大部分研究都集中在了解免疫系统和大脑之间的界面,特别是在神经系统疾病方面,不仅包括中风,还包括阿尔茨海默症。她指出,中风的治愈率极低,只有少数患者在正确的时间内得到了正确的治疗。她说:“我们想看看我们是否可以调节免疫反应,并在中风中获得更好的结果。”

威尔康奈尔医学院费尔家族脑与心智研究所主任Costantino Iadecola评论道:“我发现这项研究很新颖,而且符合一个新兴的观点,即系统因素对大脑对损伤的反应方式有强大的影响。”Iadecola没有参与Andreasson的研究,但承认其重要性。他说:“20世纪90年代以前的中风研究主要集中在神经元上,通常是在培养皿中。”“但现在我们知道,整个身体都会对脑损伤做出反应,而外围器官系统会导致脑损伤的演变。”


Andreasson和她的同事,包括研究报告的合著者、斯坦福大学博士后刘庆坤,通过使用一种名为LP17的蛋白质(TREM1的组成部分)的一部分,能够重现他们的结果。LP17充当诱饵,抛出了通常会增加TREM1基因表达的分子靶标。给予LP17的小鼠在其大脑恢复血液流动后,损伤明显减少——髓细胞的存在也减少了。与服用安慰剂的小鼠相比,受中风影响的大脑区域缩小了一半以上。更重要的是,在48小时内注射LP17似乎改善了随后几天的运动和神经功能。

目前,治疗中风的方法是使用溶解罪魁祸首血栓的药物,或者通过清除血栓的手术。这两种方法都可能非常有效,但正如安德里亚森所指出的,只有一小部分患者有资格接受这两种方法,而且许多人接受治疗的时间太晚,以致于无法有效。“我们在这项研究中关注的有害免疫活动持续了好几天,可能是一个新的目标,”Andreasson说。

“TREM1抑制对大脑和肠道的显著保护提高了‘抑制免疫系统的增益’可能对中风有益的可能性,”Iadecola补充道。“它适用于(现有)治疗方法不适合的患者,或目前大多数中风患者。”他还指出,如果TREM1抑制阻止了中风后肠道通透性的增加,个体感染的风险就会降低,而感染是死亡的主要原因。

Andreasson正计划继续这一研究路线,测试trem1抑制疗法能走多远。她和她的同事们还希望不久能在人类身上测试同样的免疫途径。

“我们有很多事情要做,”她说。“我现在就在写拨款申请!”