看一个大脑在中风后被自己的液体淹死

   脑水肿,发生在大脑的肿胀,是一种严重的和可能致命的中风并发症。发表在《科学》(Science)杂志上的一项在小鼠身上进行的新研究首次表明,通常与废物清除有益任务相关的glymphatic系统在中风时出错,导致大脑积水,引发水肿并淹没脑细胞。

  “这些发现表明,在脑卒中后急性组织肿胀中,glymphatic系统起着核心作用,”医学博士Maiken Nedergaard说。他是罗切斯特大学医学中心(URMC)转化神经医学中心(Center for Translational Neuromedicine)的联席主任,也是这篇文章的高级作者。“了解这种动态——这是由脑电活动的风暴推动的——为可能改善中风结果的新策略指明了方向。”
  2012年,内德加德实验室首次发现了glymphatic系统,该系统由一个承托大脑血液循环系统的网络组成,由多层管道组成,内部血管被一个运输脑脊液(CSF)的“管道”包裹着。该系统将脑脊液泵入脑组织,主要是在我们睡觉的时候,将有毒的蛋白质和其他废物冲走。
  虽然水肿是中风的一个众所周知的后果,但治疗方法有限,脑肿胀的严重程度取决于中风的范围和部位。因为大脑被困在头骨里,它几乎没有扩张的空间。如果肿胀严重,它会挤压脑干等重要结构,从而导致死亡。脑干调节心血管和呼吸系统。在极端的情况下,通常作为最后的手段,外科医生会切除一部分头骨来减轻大脑的压力。
  在这项新研究发现之前,人们认为肿胀的原因是血液中的液体。
  一个电波,然后是洪水
  缺血性中风是最常见的一种中风,发生在大脑血管阻塞的时候。在缺乏营养和氧气的情况下,脑细胞往往在中风后几分钟内就会受到损害并去极化。当这些细胞释放能量和火焰时,它们会触发邻近的细胞,产生多米诺骨牌效应,导致从中风部位向外扩展的电波,称为扩散去极化。
  当这种情况发生时,大量的钾和神经递质被神经元释放到大脑中。这会导致血管壁上的平滑肌细胞停止运动和收缩,切断血液流动,这一过程被称为局部缺血扩散。脑脊液随后流入真空,淹没脑组织,引起水肿。洪水经过时,原本就脆弱的脑细胞基本上被淹没在脑脊液中,大脑开始膨胀。这些去极化波在中风后可以在大脑中持续几天甚至几周,加重了伤害。
  “当你强迫每一个细胞,它本质上是一个电池,释放它的电荷它代表的最大破坏脑功能可以实现,你基本上放电整个大脑表面一举,“Humberto城区说,医学博士,博士生在奈德嘎德实验室和该研究的第一作者。“广泛的去极化和缺血的双重打击使血管痉挛,导致一定程度的收缩,这是完全不正常的,为脑脊液迅速流入大脑创造了条件。”
  这项研究将中风后易受影响的小鼠大脑区域与缺血性中风患者脑水肿联系起来。
  为新的中风疗法指明了道路
  这些发现表明,潜在的新治疗策略可以与现有的治疗方法结合使用,这些治疗方法的重点是在中风后迅速恢复大脑的血流量。这项研究也可能对其他情况下观察到的脑肿胀,如蛛网膜下腔出血和创伤性脑损伤有意义。
  阻断神经细胞上特定受体的方法可以抑制或减缓去极化扩散的周期。此外,在星形胶质细胞(大脑中重要的支持细胞)上有一种叫做水通道蛋白-4的水通道调节脑脊液的流动。当研究小组在缺乏水通道蛋白4的转基因老鼠身上进行中风实验时,脑脊液流入大脑的速度明显减慢。水通道蛋白-4抑制剂目前正作为一种潜在的心脏骤停和其他疾病的治疗药物开发,可能最终成为治疗中风的候选药物。
  “我们希望这个新发现将导致小说干预减少缺血性事件的严重程度,以及其他脑损伤的士兵可能会暴露,”马修·芒森说,博士,项目经理,流体力学,陆军研究办公室,美国陆军作战能力发展的一个元素命令陆军研究实验室。同样令人兴奋的是,这项新发现并不是最初研究计划的一部分。这就是基础科学研究和跨学科合作的力量。科学家们根据数据和他们的假设‘跟随他们的鼻子’——通常会得到一些意想不到的重要应用。”
  参考:“脑脊液涌入驱动器急性缺血性组织肿胀”,温贝托城区Ting Du,阿曼达·m·斯威尼Guojun Liu安德鲁j .参孙,上海市彭,克里斯蒂安·尼加德·莫特森,弗雷德里克?菲利普St?ger彼得?博克境Logan Bashford,埃德娜r·托罗Jeffrey Tithof道格拉斯·h·凯利,约翰·h·托马斯,保罗?g . Hjorth埃里克·a·马顿斯卢。梅塔,俄瑞斯忒斯索利斯,巴勃罗·布林德,大卫?克莱菲尔德Hajime Hirase,徐怀钰Mori Maiken Nedergaard, 2020年1月30日,科学。
  DOI: 10.1126 / science.aax7171
  附加研究的合作者包括Ting Du,阿曼达Sweeney Guojun Liu Logan Bashford,埃德娜托罗,Jeffrey Tithof俄瑞斯忒斯索利斯,约翰·托马斯·道格拉斯·凯利和卢Mehta罗彻斯特大学的安德鲁?桑普森上海市彭,克里斯蒂安·莫特森,弗雷德里克Staeger,彼得?博克Hajime Hirase,和雪Mori哥本哈根大学的保罗?Hjorth和丹麦技术大学的埃里克·马顿斯,巴勃罗·布林德特拉维夫大学,加州大学圣地亚哥分校的David Kleinfeld说。转化神经医学中心在URMC和哥本哈根大学都有实验室。这项研究得到了国家神经疾病和中风研究所、国家老龄化研究所、美国陆军研究办公室、莱达克基金会跨大西洋卓越网络项目、诺和诺德基金会和伦德贝克基金会以及欧盟地平线2020的资助。
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