Pericytes impair capillary blood flow and motor function after chronic spinal cord injury

周細胞在慢性脊髓損傷后損害毛細血管血流和運動功能

來源: Nature Medicine, Volume 23, Issue 6, June 2017

《自然醫學》，第23卷，第6期，2017年6月

 

摘要

論文摘要指出，中樞神經系統血管受神經元活動控制，脊髓損傷后，損傷部位以下的脊髓因單胺神經支配丟失，導致血管張力適應異常。研究發現，慢性脊髓損傷后，脊髓處于慢性缺氧狀態，原因是周細胞上單胺受體（如5-HT1B）在缺乏單胺的情況下被痕量胺（如色胺）過度激活，導致毛細血管收縮，血流減少至缺血水平。痕量胺由周細胞異位表達的芳香族L-氨基酸脫羧酶（AADC）從飲食氨基酸（如色氨酸）合成。抑制單胺受體或AADC，或增加吸氧，可緩解缺氧并改善運動神經元和運動功能。

 

研究目的

研究目的是探究脊髓損傷后血管張力如何適應單胺丟失，特別關注周細胞在調節毛細血管張力和血流中的作用，并評估痕量胺替代單胺功能的影響，以及干預措施如何改善缺氧和運動功能。

 

研究思路

研究采用大鼠慢性脊髓損傷模型（如骶骨橫斷或胸段挫傷），通過體外和體內實驗，測量毛細血管直徑、血流速度、氧氣分壓（pO2）、運動功能（EMG）等參數。使用免疫標記、顯微鏡成像、藥物干預（如AADC抑制劑NSD1015、受體拮抗劑GR127935）和氣體處理（如高氧吸入），分析周細胞AADC表達、痕量胺產生及其對血流和運動的影響。思路是通過比較損傷組和對照組，驗證周細胞介導的血管收縮機制。

 

測量的數據及研究意義

1 毛細血管直徑變化數據來自Fig.1，顯示色氨酸應用導致毛細血管局部收縮（直徑減少25%），研究意義是證實痕量胺通過AADC合成激活受體引起血管收縮，揭示周細胞在調節血流中的關鍵作用。

 

2 血流速度數據來自Fig.3，通過甲基藍染料灌注和雙光子顯微鏡測量，顯示損傷后血流減慢，抑制AADC或受體后血流恢復，研究意義是證明痕量胺導致血流減少，干預可改善灌注。

 

3 氧氣分壓（pO2）數據來自Fig.3，使用丹麥Unisense電極測量，顯示損傷部位以下脊髓pO2顯著降低（缺氧），治療后恢復，研究意義是直接量化缺氧狀態，驗證干預措施的有效性。

4 運動功能數據來自Fig.4，通過EMG記錄自發活動和感覺誘發反射，顯示受體拮抗劑或高氧吸入增加EMG活動和運動爆發，研究意義是表明改善血流和氧氣供應可增強運動輸出。

 

5 免疫標記數據來自Fig.2，顯示AADC和痕量胺在周細胞表達上調，5-HT1B受體密集分布，研究意義是提供分子機制證據，支持痕量胺替代單胺功能。

 

 

結論

研究得出結論：慢性脊髓損傷后，周細胞通過AADC合成痕量胺，激活單胺受體導致毛細血管收縮和慢性缺氧，進而損害運動功能。抑制受體或A酶，或增加氧氣供應，可逆轉缺氧并改善運動能力，表明針對周細胞介導的血管調節是潛在治療策略。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

使用丹麥Unisense光學傳感器（Optode）測量體內脊髓氧氣分壓（pO2），以高精度（50μm尖端）直接量化組織氧濃度。研究意義在于首次證實慢性脊髓損傷后脊髓實質存在嚴重缺氧（pO2降至10 mmHg以下），并顯示干預（如受體拮抗劑或高氧吸入）可快速提升pO2至正常水平。該測量提供了關鍵生理參數，將血管收縮與缺氧直接關聯，驗證了痕量胺介導的代謝抑制效應，為開發針對缺氧的康復干預提供了實驗依據。