編者按

 高血壓是最普遍的慢性疾病，也是主要的健康挑戰(zhàn)。多種類型的先天和適應(yīng)性免疫細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子已被證明參與高血壓的發(fā)病機(jī)制。然而，對(duì)免疫細(xì)胞的激活如何導(dǎo)致高血壓的發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制研究仍然缺乏。

今天，我們分享2022年12月由德國(guó)柏林自由大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《Cardiovascular Research》的一項(xiàng)研究成果，該研究建立了離子失衡驅(qū)動(dòng)RAS失調(diào)的斑馬魚(yú)及小鼠模型，揭示了炎癥信號(hào)導(dǎo)致高血壓腦損傷發(fā)展的機(jī)制，通過(guò)免疫通路對(duì)大腦結(jié)構(gòu)和功能重構(gòu)的細(xì)胞和分子作用，確定抗干擾素-γ治療是一種有潛力的干預(yù)策略，能夠驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞重編程、腦血管重構(gòu)及認(rèn)知功能障礙等，防止壓力超載引起的腦血管和神經(jīng)系統(tǒng)損傷。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同類型的免疫細(xì)胞與脈管系統(tǒng)、心臟和大腦相互作用，失調(diào)的免疫細(xì)胞通過(guò)破壞這些器官的血壓調(diào)節(jié)功能來(lái)驅(qū)動(dòng)高血壓的發(fā)展。更好地了解不同免疫細(xì)胞亞群的位點(diǎn)特異性作用，以及了解將高血壓信號(hào)傳遞給受影響器官的免疫途徑的機(jī)制，是開(kāi)發(fā)治療臨床高血壓的免疫靶向策略的基礎(chǔ)。

文章題目

Interferon-γ drives macrophage reprogramming,cerebrovascular remodelling, and cognitive dysfunction in azebrafish and a mouse model of ionimbalance and pressure overload

雜志：Cardiovascular Research（IF=10.2）

發(fā)表時(shí)間：2022年12月20日

作者：Dilem C. Apaydin, Bhakti I. Zakarauskas-Seth, Alessandro Filosa, and Suphansa Sawamiphak等

單位：德國(guó)柏林自由大學(xué)等

01、研究背景

高血壓是最普遍的慢性疾病，也是主要的健康挑戰(zhàn)。雖然血壓升高是高血壓的主要診斷特征，但其死亡率和致殘是相關(guān)心血管合并癥的結(jié)果，如心力衰竭、中風(fēng)、慢性腎臟疾病和認(rèn)知障礙。目前的治療策略主要針對(duì)控制生理性血壓、交感神經(jīng)系統(tǒng)和腎素(Ren)血管緊張素(Agt)系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)控通路。雖然這些藥物有助于在一定比例的原發(fā)性高血壓患者中達(dá)到目標(biāo)血壓水平，但仍難以阻礙目標(biāo)器官損傷的進(jìn)展。對(duì)于腦血管的改變尤其如此。越來(lái)越清楚的是，即使在血壓水平可接受的受試者中，心血管事件的殘余風(fēng)險(xiǎn)升高也可能持續(xù)存在，強(qiáng)調(diào)存在其他疾病驅(qū)動(dòng)因素。

在高血壓和終末器官損傷的發(fā)病機(jī)制中，全身性炎癥和免疫反應(yīng)性的關(guān)鍵作用已得到充分認(rèn)識(shí)。多種類型的先天和適應(yīng)性免疫細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子已被證明參與高血壓的發(fā)病機(jī)制。然而，文中對(duì)這些免疫細(xì)胞的激活如何導(dǎo)致高血壓的發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制理解仍然缺乏。人們普遍認(rèn)為，先天免疫細(xì)胞作為高血壓刺激下炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)者，在血管損傷中起著關(guān)鍵作用。單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞缺乏減輕血管緊張素II (Ang II)、醛固酮、和內(nèi)皮素-1誘導(dǎo)血管功能障礙和氧化應(yīng)激在抵抗動(dòng)脈和主動(dòng)脈中的作用。同樣，在小鼠高血壓模型中，腦血管周圍巨噬細(xì)胞的消融可阻止大腦中動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)和功能重塑以及腦血管氧化應(yīng)激。免疫細(xì)胞在高血壓中的有害作用并不僅僅依賴于促炎細(xì)胞因子或活性氧的產(chǎn)生。研究表明，在醛固酮和鹽誘導(dǎo)的高血壓時(shí)積聚在心臟的巨噬細(xì)胞亞群產(chǎn)生的白細(xì)胞介素(IL)10可促進(jìn)心臟纖維化和舒張功能障礙。

總的來(lái)說(shuō)，大量證據(jù)表明不同類型的免疫細(xì)胞與脈管系統(tǒng)、心臟和大腦相互作用，這表明了一個(gè)總體假設(shè)，即失調(diào)的免疫細(xì)胞通過(guò)破壞這些器官的血壓調(diào)節(jié)功能來(lái)驅(qū)動(dòng)高血壓的發(fā)展，對(duì)更好地了解不同免疫細(xì)胞亞群的位點(diǎn)特異性作用，以及了解將高血壓信號(hào)傳遞給受影響器官的免疫途徑的機(jī)制有重要作用，這也是開(kāi)發(fā)治療臨床高血壓的免疫靶向策略的基礎(chǔ)。

在這里，我們解決了三個(gè)主要問(wèn)題：由免疫細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的血壓調(diào)節(jié)器官的不良重塑背后的細(xì)胞過(guò)程；細(xì)胞事件的分子介質(zhì)；以及操縱已識(shí)別的免疫通路是否可以預(yù)防高血壓和終末器官的病理重塑。通過(guò)引入離子差誘導(dǎo)的體液穩(wěn)態(tài)紊亂，我們建立了一種新的斑馬魚(yú)模型來(lái)模擬人類高血壓的多系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能重塑特征，與現(xiàn)有的嚙齒類動(dòng)物模型相比，其優(yōu)勢(shì)在于需要更簡(jiǎn)單的操作和更短的治療時(shí)間。

重要的是，該模型不僅允許對(duì)高血壓的多系統(tǒng)表型進(jìn)行死后表征，還可以實(shí)時(shí)成像追蹤致病過(guò)程中的細(xì)胞行為。利用斑馬魚(yú)模型，能夠展示暴露于離子失衡刺激到大腦發(fā)生病理的過(guò)程，即巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞接觸和內(nèi)皮連接中斷期間，內(nèi)皮細(xì)胞遷移驅(qū)動(dòng)腦血管退行性改變和腦細(xì)胞死亡增加。

從機(jī)制層面來(lái)看，研究人員發(fā)現(xiàn)干擾素-γ（IFNγ）信號(hào)通路是系統(tǒng)性炎癥驅(qū)動(dòng)的動(dòng)脈功能障礙和離子失衡驅(qū)動(dòng)的腦重塑的關(guān)鍵介質(zhì)。在低離子暴露背景下，IFNγ信號(hào)下調(diào)巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞中的穩(wěn)態(tài)、促血管生成和神經(jīng)保護(hù)因子。我們發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)因子，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）5參與了IFNγ驅(qū)動(dòng)的致病途徑。最后，在心臟壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的小鼠腦病理模型中，我們提供了炎癥靶向治療的證據(jù)，可以消除腦血管稀疏、血-腦屏障（BBB）和內(nèi)皮連接中斷以及認(rèn)知功能障礙等。

圖形摘要

02、研究結(jié)果

1.  建立離子穩(wěn)態(tài)失衡模型來(lái)模擬斑馬魚(yú)幼體動(dòng)脈高血壓

2-4 dpf，胚胎在去離子水稀釋至1:750濃度的Danieau緩沖液中飼養(yǎng)，隨后將濃度降至1:1500，繼續(xù)處理至7 dpf(圖1A)。測(cè)量了背主動(dòng)脈的血流速度，觀察到舒張末期明顯降低(圖1B和C)，在較小程度上，在背主動(dòng)脈測(cè)量到峰值收縮速度(圖1B和D)，表明動(dòng)脈壓力和/或阻力增加。動(dòng)脈阻力指數(shù)是高血壓患者動(dòng)脈硬度相關(guān)的血管阻力和順應(yīng)性改變的指示性參數(shù)，在治療不良的幼魚(yú)中也升高(圖1E)。

圖1 低離子會(huì)導(dǎo)致斑馬魚(yú)動(dòng)脈高血壓

2. RAS失調(diào)介導(dǎo)離子失衡引起的動(dòng)脈功能障礙

通過(guò)定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)評(píng)估了在致病性級(jí)聯(lián)啟動(dòng)期間暴露于離子缺乏處理的幼魚(yú)中這兩個(gè)基因的時(shí)間過(guò)程表達(dá)(2-5 dpf)。低離子處理2天后，可檢測(cè)到agt水平顯著升高，而ren表達(dá)水平在此階段沒(méi)有變化(圖1F)。agt表達(dá)在治療3天后進(jìn)一步增加，同時(shí)也可檢測(cè)到ren升高(圖1F)。

此外，還研究了RAS拮抗劑對(duì)動(dòng)脈血流變化的影響。氯沙坦在2-5 dpf的低離子暴露早期(圖1G)確實(shí)減弱了刺激對(duì)舒張期測(cè)量的動(dòng)脈流速降低和動(dòng)脈阻力指數(shù)升高的影響(圖1H-K)。文中還研究了氯沙坦在低離子暴露期間4-7 dpf的晚期給藥的影響(圖1G)。有趣的是，這種晚期干預(yù)無(wú)法緩解離子不良治療引起的動(dòng)脈壓力/抵抗表型(圖1H-K)。

3. 離子失衡導(dǎo)致心肌細(xì)胞肥大和心室舒張功能不全

接下來(lái)，文章研究了離子差誘導(dǎo)的高動(dòng)脈壓是否足以驅(qū)動(dòng)最常與高血壓相關(guān)的心血管并發(fā)癥。經(jīng)過(guò)5天的低離子處理后，幼魚(yú)表現(xiàn)出心室舒張能力下降，表現(xiàn)為舒張期心室壁運(yùn)動(dòng)較慢(圖2A和B)。但這些心臟的收縮速度沒(méi)有改變(圖2C)。

心肌細(xì)胞大小分析顯示，離子缺乏處理的心室細(xì)胞體積增加(圖2F和G)，表明肥厚生長(zhǎng)。缺乏離子處理的心室與對(duì)照組含有相似數(shù)量的心肌細(xì)胞(圖2H和I)。心室容積也未受影響(圖2J和K)，提示同心性肥厚的建立。在離子不良誘導(dǎo)的RAS激活的早期或晚期阻斷RAS(圖1G和F)并不能預(yù)防心肌舒張功能障礙(圖2L)。

這些結(jié)果表明，離子化治療，獨(dú)立于RAS，導(dǎo)致心室舒張功能障礙與心肌細(xì)胞適應(yīng)性肥厚重塑相關(guān)，而心肌細(xì)胞無(wú)死亡，類似于保留射血分?jǐn)?shù)(HFpEF)的早期心力衰竭的某些功能和形態(tài)學(xué)特征。

圖2 斑馬魚(yú)模型中，離子失衡使RAS非依賴性心室舒張功能失調(diào)重構(gòu)

4. 離子失衡導(dǎo)致腦血管退化，血管相關(guān)巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞增加，腦內(nèi)細(xì)胞死亡

在驗(yàn)證了心血管表型的存在和高血壓關(guān)鍵分子標(biāo)記物的升高對(duì)低離子環(huán)境治療的反應(yīng)后，文章接下來(lái)研究了斑馬魚(yú)模型中靶器官不良重構(gòu)和免疫細(xì)胞參與的細(xì)胞過(guò)程。在低離子環(huán)境處理3天后，缺離子組的血管密度明顯降低(圖3A和B)，通過(guò)末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶2'-脫氧尿苷，5'三磷酸(dUTP)缺口末端標(biāo)記(TUNEL)檢測(cè)，血管稀薄發(fā)生在整個(gè)腦深部(圖3B)，并與實(shí)質(zhì)細(xì)胞死亡增加相關(guān)(圖3A和C)。內(nèi)皮細(xì)胞死亡未顯著增加(圖3D)，提示細(xì)胞凋亡可能不是離子失衡驅(qū)動(dòng)的腦血管稀疏的主要機(jī)制。隨后，在治療5天后，也可以檢測(cè)到腦容量的減少(圖3E)。

在對(duì)照條件下飼養(yǎng)的斑馬魚(yú)幼魚(yú)主要顯示出穩(wěn)定的腦血管網(wǎng)絡(luò)(圖3F)。文中捕捉到了來(lái)自同一血管節(jié)段的內(nèi)皮細(xì)胞相互收縮和遷移，導(dǎo)致血管節(jié)段后退的動(dòng)態(tài)過(guò)程(圖3F)。此外，在低離子環(huán)境處理組中，位于血管附近且僅沿著血管碎片移動(dòng)的csfiro+細(xì)胞數(shù)量較多(圖3G和H)。相比之下，實(shí)質(zhì)的csfiro+細(xì)胞數(shù)量保持不變(圖3G和 I)，表明巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞與血管之間的相互作用增強(qiáng)，但并非腦實(shí)質(zhì)中所有髓系細(xì)胞都擴(kuò)增。

綜上所述，離子不良誘導(dǎo)的RAS上調(diào)所啟動(dòng)的致病途徑不僅會(huì)引發(fā)心血管系統(tǒng)的重構(gòu)，還會(huì)通過(guò)免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞的一系列細(xì)胞反應(yīng)，如巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞與腦血管的關(guān)聯(lián)增加、內(nèi)皮遷移介導(dǎo)的血管消退、腦實(shí)質(zhì)細(xì)胞死亡等，引發(fā)大腦的重構(gòu)。有趣的是，離子不良誘導(dǎo)的內(nèi)皮退化主要影響微血管(直徑5um)，而不影響更大的血管(圖3)。因此，離子失衡引發(fā)的全系統(tǒng)反應(yīng)再現(xiàn)了血管、心臟、大腦和腎臟的損傷，這些都是人類高血壓的主要靶器官。

5. 離子失衡誘導(dǎo)的腦血管縮回中，內(nèi)皮-巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞的相互作用和內(nèi)皮連接破壞

接下來(lái)進(jìn)一步了解了在離子處理不良的動(dòng)物中觀察到的腦血管退化的細(xì)胞機(jī)制。雖然對(duì)巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)皮相互作用與血管退化之間關(guān)系的分析顯示，與兄弟姐妹相比，離子處理不良的小鼠出現(xiàn)更頻繁的退化(圖3K)，但在對(duì)照條件下，巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞接觸與較少的退化事件相關(guān)(圖3L)，這意味著先天免疫細(xì)胞的保護(hù)作用。

相比之下，在離子不平衡的情況下，與巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞事先接觸或未接觸的血管段的類似退化事件表明保護(hù)作用喪失(圖3L)。還發(fā)現(xiàn)在離子不良處理下，沿腦血管網(wǎng)絡(luò)的連接覆蓋減少(圖3M和N)。除了捕捉回縮前內(nèi)皮-巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞的相互作用和血管段重建(圖3O)，文中的分析顯示，低離子環(huán)境處理改變了巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞沿血管網(wǎng)絡(luò)的分布。

在對(duì)照條件下，大多數(shù)血管相關(guān)巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞與灌注/膨脹的血管接觸。只有少數(shù)巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞與退化事件有關(guān)，這是血管床生理成熟的一部分(圖3P)。長(zhǎng)期不良治療對(duì)灌注血管的巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞覆蓋范圍沒(méi)有重大影響，但增強(qiáng)了它們與塌陷血管的相互作用(圖3P)。

此外，在離子處理不良的大腦中，巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞接觸后，內(nèi)皮間連接退化是明顯的(圖3Q)。通過(guò)對(duì)巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞行為的延時(shí)追蹤，不僅揭示了離子失衡在這些細(xì)胞之間的動(dòng)態(tài)相互作用中的作用，而且還揭示了巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞血管保護(hù)功能的改變可能導(dǎo)致微血管收縮的細(xì)胞機(jī)制。

圖3 離子失衡驅(qū)動(dòng)的腦血管退行性改變及腦細(xì)胞死亡，與巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞接觸增加、內(nèi)皮間連接重構(gòu)相關(guān)

6. 離子失衡通過(guò)ifnγ信號(hào)傳導(dǎo)上調(diào)促炎細(xì)胞因子ifnγ和il - 1β，扭曲巨噬細(xì)胞組織穩(wěn)態(tài)/神經(jīng)保護(hù)表型

在低離子環(huán)境處理的第1天，與對(duì)照組相比，qRT-PCR顯示候選細(xì)胞因子的表達(dá)沒(méi)有改變(圖4A)。治療2天后，兩種細(xì)胞因子(ifng和il1b)的表達(dá)水平略有增加(約1.5倍)，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖4B)。治療3天后的后續(xù)評(píng)估顯示，ifng和il1b mRNA分別上調(diào)2倍和8倍以上(圖4C)。這兩種促炎細(xì)胞因子的升高表明，可能由RAS失調(diào)引起的全身性炎癥參與了離子缺乏誘導(dǎo)的致病途徑。

在接受3天的低離子暴露，并在治療一天后心包內(nèi)注射對(duì)照V5或抗ifnγ抗體以阻斷干擾素γ受體(Ifngr) 1的激活(圖4D)。對(duì)比轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，在離子失衡的情況下，巨噬細(xì)胞不僅會(huì)破壞先天免疫功能，還會(huì)減弱炎癥解決和組織穩(wěn)態(tài)維持的幾種關(guān)鍵介質(zhì)的表達(dá)(圖4E和F)。

具體而言，離子缺乏處理的巨噬細(xì)胞下調(diào)補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑補(bǔ)體因子H相關(guān)5 (cfhl5)，以及殺菌和先天免疫效應(yīng)肽自然殺傷(NK)-溶解素(nkl)。參與抗炎反應(yīng)和炎癥消退的不同酶，如A分解素和金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域10b (adam10b)、組氨酸解氨酶(hal)和賴氨酸去甲基酶5A (kdm5a) (圖4E和F)的表達(dá)也減少(圖4E和F)。文中觀察到暴露于離子失衡后，分泌因子和細(xì)胞表面受體轉(zhuǎn)錄抑制，包括bmp5、核結(jié)合蛋白2a (nucb20)、和叢蛋白D1 (plxnd1)(圖4E和F)，據(jù)報(bào)道在不同病理環(huán)境下的神經(jīng)元和血管穩(wěn)態(tài)和損傷預(yù)防中起重要作用。

重要的是，抗ifnγ介導(dǎo)的內(nèi)在細(xì)胞因子信號(hào)的抑制阻止了離子缺乏驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)錄程序的激活(圖4E和G)，表明ifnγ信號(hào)是離子失衡反應(yīng)中巨噬細(xì)胞表型改變的關(guān)鍵介質(zhì)。從文中的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析中，文中還注意到，與它的同源受體ifngr1不同，ifnγ在巨噬細(xì)胞中沒(méi)有表達(dá)。

圖4  高血壓刺激下，以巨噬細(xì)胞中ifng和il1b上調(diào)、Ifnγ信號(hào)依賴性的神經(jīng)保護(hù)和穩(wěn)態(tài)基因表達(dá)下調(diào)為特征的系統(tǒng)性炎癥

7. ifnγ信號(hào)是離子失衡驅(qū)動(dòng)的腦血管退化的基礎(chǔ)

接下來(lái)，文中采用遺傳功能喪失模型研究了ifnγ信號(hào)在離子失衡驅(qū)動(dòng)的腦血管重構(gòu)中的可能因果作用：在沒(méi)有離子不平衡刺激的情況下，ifngr1-/-幼魚(yú)的腦血管形態(tài)和密度與對(duì)照組(ifngr1+/+)相當(dāng)(圖5A和B)。相比之下，暴露于低離子培養(yǎng)基導(dǎo)致治療3天后腦血管密度降低(圖5A和B)。缺乏ifngr1保護(hù)腦血管免受低離子介導(dǎo)的退化(圖5A和B)。這表明ifnγ信號(hào)在腦血管系統(tǒng)對(duì)離子失衡的致病反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。

因此，繼續(xù)探討了細(xì)胞因子是否可能代表一種治療靶點(diǎn)，能夠在表型表現(xiàn)進(jìn)展后預(yù)防和/或減輕終末器官損傷。為此，在動(dòng)脈高血壓和腦血管稀疏(處理3天)檢測(cè)到后，文中在連續(xù)5天的低離子暴露期間，用單劑量心包內(nèi)注射抗lfnγ抗體?？筶fnγ治療模式能夠減輕腦血管稀薄(圖5C和D)。且晚期抗lfnγ抗體治療也減輕了收縮期和舒張期離子不良引起的動(dòng)脈血流速度降低(圖5E-G)。然而，通過(guò)舒張期心室壁速度測(cè)量，該治療并沒(méi)有恢復(fù)舒張功能障礙(圖5H)。

總的來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)揭示了炎癥驅(qū)動(dòng)的高血壓發(fā)病機(jī)制，其中ifnγ的異常產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)大腦重塑，其特征是腦血管退化和腦細(xì)胞死亡增加。干擾ifnγ通路的激活可以減輕血管損傷和動(dòng)脈高血壓，但不足以阻止心臟重構(gòu)的進(jìn)展。

8. 補(bǔ)充BMP5可預(yù)防離子不平衡引起的腦血管稀疏

巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組改變和功能失調(diào)，從它們?cè)陔x子失衡挑戰(zhàn)下的接觸相關(guān)內(nèi)皮退化中得到證實(shí)，表明ifnγ介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞旁分泌信號(hào)的損傷可能是介導(dǎo)腦血管重構(gòu)的潛在機(jī)制。

值得注意的是，文中發(fā)現(xiàn)ifnγ介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄下調(diào)的下游靶標(biāo)BMP5是離子失衡驅(qū)動(dòng)的腦血管稀散的重要調(diào)節(jié)劑。從低離子暴露的第二天開(kāi)始，用重組人BMP5對(duì)斑馬魚(yú)幼魚(yú)進(jìn)行2天處理，可以阻止腦血管稀疏的進(jìn)展，這可以從保留腦實(shí)質(zhì)的總體血管覆蓋范圍(圖5J)和血管網(wǎng)絡(luò)中微血管的百分比(圖5K)中看出。

因此，文中的研究結(jié)果為離子失衡引發(fā)的炎癥通路驅(qū)動(dòng)腦損傷提供了進(jìn)一步的機(jī)制見(jiàn)解，其中ifnγ的升高表明巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞中bmp5的下調(diào)，導(dǎo)致這些細(xì)胞的血管穩(wěn)態(tài)功能受損，從而破壞內(nèi)皮細(xì)胞間連接和收縮。

圖5 Ifnγ及下游信號(hào)靶點(diǎn)Bmp5調(diào)節(jié)血管對(duì)離子失衡的高血壓刺激的反應(yīng)

9. 抗ifnγ治療可防止壓力過(guò)載小鼠皮質(zhì)毛細(xì)血管稀疏和血腦屏障破壞

對(duì)大腦皮層切片進(jìn)行的離體免疫組化(圖6A)顯示出神經(jīng)血管單元損傷的清晰模式。腦毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)分析顯示，與假性正常對(duì)照組相比，TAC-IgG高血壓小鼠的毛細(xì)血管明顯稀疏，由CD31標(biāo)記的血管密度降低(圖6B和C)證明(圖6D)，同時(shí)保持正常直徑(圖6D)。TAC-IgG小鼠顯示周細(xì)胞的毛細(xì)血管覆蓋率顯著降低(圖6E和F)，這是神經(jīng)血管單位完整性的典型標(biāo)志。有趣的是，抗ifnγ治療挽救了TAC小鼠觀察到的腦血管缺陷，顯示出正常的毛細(xì)血管密度(圖6B和C)和周細(xì)胞覆蓋(圖6E和F)。

為了研究高血壓對(duì)腦微循環(huán)功能特性的影響，給TAC高血壓小鼠和正常對(duì)照組灌注不同分子量右旋糖酐，然后剔除動(dòng)物進(jìn)行腦組織學(xué)分析。通過(guò)使用高分子量葡聚糖(2000000 Da)(圖6G)，對(duì)灌注毛細(xì)血管的密度進(jìn)行分析，進(jìn)一步證實(shí)與假對(duì)照組相比，TAC誘導(dǎo)的毛細(xì)血管密度顯著降低(圖6H)。經(jīng)抗ifnγ抗體處理的TAC小鼠未出現(xiàn)毛細(xì)血管稀疏(圖6H)。

此外，聯(lián)合使用低分子量葡聚糖(40000 Da)(圖6G)，使我們能夠評(píng)估通過(guò)血腦屏障的外滲情況。通常，40 kDa葡聚糖被完整的血腦屏障保留，但它會(huì)滲透到受損和滲漏的血腦屏障中。如圖6G-I所示，TAC-IgG小鼠顯示少量紅色標(biāo)記的毛細(xì)血管，表明它們無(wú)法保留低分子量葡聚糖，從而表明血腦屏障完整性降低。

圖6 IFNγ抑制壓力過(guò)載腦損傷小鼠模型中腦血管系統(tǒng)的不良重塑

重要的是，使用中和性抗ifnγ抗體處理的TAC小鼠顯示出完整的血腦屏障，與假正常血壓小鼠相當(dāng)。高血壓患者血腦屏障功能障礙被歸因于AngⅡ誘導(dǎo)的緊密連接重構(gòu)和細(xì)胞吞噬增加。內(nèi)皮連接復(fù)合物的關(guān)鍵成分，vacular endothelial (VE)-cadherin和Claudin5，實(shí)際上在TAC小鼠的大腦皮層中都下調(diào)(圖7A-C)，表明血管連接重構(gòu)。ifnγ中和有效地挽救了這些蛋白的表達(dá)(圖7A-C)。

此外，抗ifnγ治療減少了tac誘導(dǎo)的晚期糖基化終產(chǎn)物(RAGE)受體的上調(diào)，RAGE是一種主要的外排轉(zhuǎn)運(yùn)體，介導(dǎo)循環(huán)淀粉樣蛋白-β(Aβ)在BBB中的胞飲作用(圖7D和E)，這意味著除了連接穩(wěn)定外，它還具有抑制肽經(jīng)血管轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入大腦的潛力，這是高血壓認(rèn)知障礙和癡呆的主要原因。

10. 抗ifnγ治療可預(yù)防壓力過(guò)載小鼠的認(rèn)知損傷

TAC后4周，采用Morris水迷宮測(cè)試評(píng)估小鼠的認(rèn)知功能，所有實(shí)驗(yàn)組都能在視覺(jué)提示的指示下找到并到達(dá)平臺(tái)(圖7F)，這表明所有小鼠都具有相當(dāng)?shù)囊曈X(jué)和運(yùn)動(dòng)能力。

在測(cè)試的獲取階段，雖然使用非相關(guān)IgG治療的TAC小鼠表現(xiàn)出高時(shí)間延遲到達(dá)平臺(tái)，但從第一天到第三天的表現(xiàn)沒(méi)有任何改善(圖7G)，抗ifnγ治療顯著改善了TAC小鼠的表現(xiàn)，其表現(xiàn)出與Sham小鼠相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)曲線(圖7G)。在探針試驗(yàn)期間，tac -抗ifnγ高血壓小鼠表現(xiàn)出保留的記憶，如回憶平臺(tái)位置的能力所示。在隨機(jī)游過(guò)象限的TAC-lgG小鼠中，同樣的認(rèn)知功能明顯受損(圖7H和圖I)。因此，除了腦血管保護(hù)外，阻斷ifnγ信號(hào)傳導(dǎo)還能夠防止壓力過(guò)載引發(fā)的認(rèn)知功能下降。

圖7 通過(guò)抗IFNγ治療預(yù)防壓力過(guò)載引發(fā)的內(nèi)皮連接完整性的破壞和認(rèn)知功能下降

03、編者點(diǎn)評(píng)

綜上所述，本研究利用一種新的離子失衡驅(qū)動(dòng)的斑馬魚(yú)RAS失調(diào)模型，通過(guò)一系列的基因表達(dá)分析和實(shí)時(shí)成像，了解炎癥性疾病進(jìn)展的時(shí)間進(jìn)程，并識(shí)別參與先天免疫細(xì)胞激活的細(xì)胞事件，揭示了炎癥信號(hào)導(dǎo)致高血壓腦損傷發(fā)展的機(jī)制，并確定抗干擾素治療是一種有前途的干預(yù)策略，能夠防止壓力過(guò)載引起的腦血管和神經(jīng)系統(tǒng)損傷。

研究人員發(fā)現(xiàn)，離子失衡引發(fā)RAS升高和全身炎癥，以Ifnγ和Il1β上調(diào)為標(biāo)志，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的行為和功能顯著改變。研究人員觀察到巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞-內(nèi)皮接觸相關(guān)的內(nèi)皮連接重塑和收縮，以及細(xì)胞向血管節(jié)段的相反兩側(cè)的橫向遷移，導(dǎo)致血管網(wǎng)絡(luò)的退化，而對(duì)血管細(xì)胞的死亡沒(méi)有影響。失調(diào)的免疫反應(yīng)導(dǎo)致控制高血壓和降低終末器官損傷風(fēng)險(xiǎn)的治療策略效率低下，揭示出從高血壓刺激開(kāi)始到多器官功能障礙表現(xiàn)的免疫途徑，是免疫靶向治療急需的見(jiàn)解。

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