类淋巴功能障碍导致卒中后丘脑铁沉积和继发性丘脑损伤:来自灵长类和啮齿类的证据

Glymphatic dysfunction contributes to thalamic iron retention and secondary thalamic injury after stroke: evidence from primates and rodents

作者信息Jiating Wei, Xinran Chen, Qingfeng Lei, Jia Xie, Xiya Long, Zhiyi Xiong, Miaoxian Yang, Lisi Zha, Weixian Huang, Fubing Ouyang, Jinsheng Zeng
PMID42032717
发布时间2026-04-24
DOI10.1186/s12974-026-03802-6

实验完整度

研究包含体外(细胞/组织学)和体内(小鼠和灵长类卒中模型)实验,结合影像学(QSM、Glymphatic MRI)、蛋白质组学和药理学抑制验证,涵盖功能验证和机制验证。

主要模型

食蟹猴局灶性脑梗死模型 小鼠远端大脑中动脉闭塞(dMCAO)模型 健康小鼠(用于铁清除实验)

重点核对

远端丘脑铁沉积时间进程:小鼠卒中后7天出现,28天显著增加;猴卒中后12周和4-8年进行性增加。 类淋巴功能评估:猴通过鞘内注射钆布醇进行MRI,小鼠通过丘脑内注射FITC-dextran评估清除率。 AQP4极化:通过免疫荧光检测AQP4与GFAP共定位,量化极化指数。 TGN-020给药方案:卒中后第7天开始,每隔一天腹腔注射200 mg/kg,持续至第14天。 认知评估:猴采用延迟反应测试(DRT),小鼠采用Morris水迷宫。

摘要

背景:继发性神经变性以神经元丢失和神经炎症为特征,发生在远端丘脑,与卒中后认知障碍(PSCI)相关。本研究旨在阐明灵长类和啮齿类动物继发性神经变性的共同病理机制。方法:通过组织病理学和磁共振成像方法,在不同时间点评估灵长类和啮齿类卒中模型中丘脑淀粉样蛋白-β(Aβ)、铁沉积和类淋巴功能障碍。通过蛋白质组学分析探索继发性丘脑损伤的分子机制。通过组织病理学方法评估神经元丢失和神经炎症。使用aquaporin-4(AQP4)抑制剂,我们研究了类淋巴抑制是否加重丘脑铁沉积和PSCI。结果:通过影像和组织学,小鼠远端丘脑中的Aβ积累,但在食蟹猴中未观察到;卒中后猴血浆和脑脊液中的Aβ40/42保持不变。相反,定量磁化率成像MRI和普鲁士蓝染色显示两个物种远端丘脑进行性铁沉积,伴随铁死亡激活。类淋巴成像和AQP4分析显示类淋巴清除受损和AQP4血管周极化丧失,随时间推移加重。卒中的猴和小鼠均表现出远端丘脑的神经元损伤和神经炎症增加,并伴有认知障碍。使用TGN-020抑制类淋巴加重了铁沉积和铁死亡,导致更严重的神经元丢失和小胶质细胞增殖,最终加重PSCI。此外,CD31和ZO-1共免疫染色显示血脑屏障损伤,ZO-1与CD31共定位减少。结论:在啮齿类和灵长类模型中,远端丘脑一致观察到铁沉积和铁死亡相关变化,而Aβ积累似乎具有物种依赖性。远端丘脑的类淋巴功能障碍和血脑屏障损伤可能共同促进铁积累和铁死亡。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
不同物种(灵长类和啮齿类)卒中后远端丘脑继发性神经变性的共同病理机制是什么?
核心机制
铁沉积和铁死亡相关变化是跨物种共有的机制;类淋巴功能障碍和血脑屏障损伤共同导致铁积累,触发铁死亡,加剧神经元损伤和神经炎症。
主要证据
在猴和小鼠卒中模型中观察到远端丘脑进行性铁沉积(QSM和普鲁士蓝染色)、类淋巴清除受损(MRI和FITC-dextran)以及AQP4去极化;蛋白质组学显示铁死亡通路富集;TGN-020抑制类淋巴加重铁沉积和铁死亡。
研究意义
该研究提出铁沉积和铁死亡作为跨物种的共同治疗靶点,类淋巴功能障碍可能是PSCI的潜在干预靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立卒中模型

在灵长类和啮齿类中建立可复制的局灶性脑缺血模型,以研究远端丘脑继发性损伤。

对食蟹猴和小鼠进行左侧远端大脑中动脉阻塞(dMCAO)手术,对照组仅暴露不阻塞。

2

检测Aβ沉积

验证Aβ沉积是否是跨物种常见的继发性损伤机制。

在小鼠(卒中后不同时间点)和猴(4-8年)中用免疫组化和Thioflavin S染色检测Aβ病理;猴还进行18F-Vizamyl PET-MRI成像,并测量血浆和CSF中的Aβ水平。

3

评估铁沉积

确定铁沉积是否在多种物种卒中后远端丘脑发生并随时间进展。

使用QSM MRI(猴)和普鲁士蓝染色(猴和小鼠)评估不同时间点的铁沉积。

4

评估类淋巴功能

检测卒中后远端丘脑的类淋巴功能是否受损。

在猴中通过鞘内注射钆布醇后MRI评估清除率;在小鼠中通过丘脑内注射FITC-dextran评估清除率。同时通过免疫荧光检测AQP4极化。

5

蛋白质组学分析

探索铁死亡相关分子通路是否在猴卒中后丘脑激活。

对猴丘脑组织进行LC-MS/MS蛋白质组学分析,鉴定差异表达蛋白,并进行GSEA和ssGSEA富集分析。

6

药理学抑制类淋巴

验证类淋巴功能障碍是否是铁积累和PSCI的因果因素。

对卒中后小鼠腹腔注射AQP4抑制剂TGN-020,评估铁沉积、铁死亡、神经元损伤和认知功能。

7

血脑屏障及铁清除机制

探究血脑屏障损伤和铁清除障碍在铁沉积中的作用。

免疫荧光检测ZO-1和CD31共定位评估BBB完整性;检测转移蛋白表达;通过向健康小鼠丘脑注射FeCl2评估类淋巴抑制对铁清除的影响。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
C57BL/6小鼠Zhuhai BestTest Bio-Tech Co., Ltd--
食蟹猴Guangdong Landau Biotechnology Co., Ltd.--
TGN-020MedChemExpressHY-W008574
磺丁基醚-β-环糊精----
Morris水迷宫----
18F-Vizamyl----
钆布醇(加乐显)Bayer--
FITC-葡聚糖Thermo Fisher ScientificD1845
硫黄素S----
普鲁士蓝铁染色试剂盒SolarbioG1428
抗AQP4抗体Cell Signaling Technology59678 S
抗CD31抗体R&D SystemsAF3628
抗4-HNE抗体Biossbs-6313R
抗NeuN抗体Abcamab177487
抗Iba1抗体Abcamab178846
抗Aβ1-40抗体BioLegend805401
抗Aβ1-42抗体BioLegend805501
抗Aβ1-16抗体BioLegend803001
含DAPI的封片剂Sigma-AldrichF6057
DAB底物DakoXYM-Dako-K5007
碧云天封闭液BeyotimeP0260
抗荧光淬灭封片剂BeyotimeP0126
胰蛋白酶----
Vanquish Neo超高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap质谱仪Thermo Fisher Scientific--
GE 3.0T Discovery 750系统GE Healthcare--
PET/CT系统(GE Discovery Elite 690)GE Healthcare--
西门子3.0T Prisma系统Siemens--
Sphinx式头线圈Suzhou Medcoil Healthcare--
尼康显微镜Nikon--
数字病理扫描仪(KF-PRO-020)KfbioKF-PRO-020
数字切片扫描仪SLIDEVIEW VS200OLYMPUS--
Hamilton微量进样器(7634-01)Hamilton7634-01
振动切片机(Leica VT1000S)Leica--
Leica扫描仪DM6BLeica--
ImageJ----
IBM SPSS Statistics 25IBM--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
卒中模型
手术方式:远端大脑中动脉阻塞(dMCAO)的详细操作(电凝法阻断并切断M1段);动物品系(C57BL/6小鼠、食蟹猴)和年龄(小鼠10-12周龄)。
阅读提示:详见Methods中的'Distal middle cerebral artery occlusion in cynomolgus monkeys and mice'
药物处理
TGN-020的剂量(200 mg/kg)、溶媒(20%磺丁基醚-β-环糊精,0.1 ml/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药频率(每隔一天)、给药时间窗(卒中后7天至14天)。
阅读提示:详见Methods中的'Drug treatments in mice'
影像学
18F-Vizamyl PET-MRI使用的放射性示踪剂剂量(18.5 MBq/1000 g)、扫描时间(90分钟);QSM MRI的扫描参数(TR=50 ms, TE=3.65-43.21 ms etc.)。
阅读提示:详见Methods中的'18F-Vizamyl PET-MRI acquisition and analysis'和'Quantitative susceptibility mapping MRI scanning'
类淋巴功能评估
猴:鞘内注射钆布醇的浓度(0.5 mmol/L)、体积(0.25 ml)和MRI扫描时间点(基线、6小时、30小时);小鼠:FITC-dextran的浓度(1%)、注射体积(1 μL)、立体定位坐标(-1.8 mm AP, -1.6 mm ML, -3.5 mm DV)、灌注固定时间(2小时后)。
阅读提示:详见Methods中的'In vivo detection of glymphatic function'
铁染色与免疫组化
普鲁士蓝染色试剂盒(Solarbio G1428)和染色条件(Perls工作液孵育20分钟,DAB增强液孵育10分钟);免疫组化抗体的稀释比例(如AQP4 1:800, NeuN 1:800等)。
阅读提示:详见Methods中的'Prussian blue iron stain kit'和'Immunofluorescence and immunohistochemistry'
蛋白质组学
质谱仪(Orbitrap)、色谱系统(Vanquish Neo UPLC)、DIA-NN搜索版本(v1.8)及数据库(Macaca_fascicularis_9541_PR_20230529.fasta)。
阅读提示:详见Methods中的'Proteomic analysis of brain sections from cynomolgus monkeys'