SVN：fMOST助力脑出血后神经突修复机制研究
2023-03-23
骆清铭院士和龚辉教授带领MOST团队发明的显微光学切片断层成像系列技术（MOST/fMOST）作为介观尺度最精细的三维成像技术，伴随着各种标记技术和数据处理技术的发展，现已在神经机制研究、脑疾病研究、心血管疾病研究以及病理毒理等领域得到广泛应用。
本文中涉及到的fMOST成像仪器为BioMapping3000和BioMapping5000，沃亿生物在仪器使用及技术服务等方面提供了相应的技术支持。
脑出血（ICH）是脑卒中的一种类型，病发后大量神经元迅速受损甚至死亡，导致其致残率非常高，大部分幸存患者预后生活难以自理。因此，探究脑出血后神经修复的分子机制对于改善脑出血后遗症十分关键。
同型半胱氨酸（Hcy）是甲硫氨酸的代谢中间产物，在正常机体中含量很少，不良生活习惯、营养缺乏等因素都可能引起高同型半胱氨酸血症（HHcy）。据统计，超过35%的中风门诊病患伴随有HHcy，许多研究也表明Hcy是脑出血的重要危险因素之一，可作为独立的心血管疾病风险指标。然而，Hcy与脑出血后神经修复机制的关系还尚不明确。
今年2月，华中科技大学同济医学院唐洲平、潘超团队在知名期刊Stroke & Vascular Neurology上发表了标题为Homocysteine impedes neurite outgrowth recovery after intracerebral haemorrhage by downregulating pCAMK2A的研究论文，该研究通过一系列形态学、行为学实验和蛋白组测序，发现Hcy通过下调磷酸化钙调蛋白依赖激酶2-alpha (pCAMK2A)抑制脑出血后神经突的生长和恢复，暗示pCAMK2A可能是治疗脑出血的一个关键靶点。
为了在介观水平评估全脑的神经突整体修复情况，作者利用改良型高尔基染色技术分别对术后3d和14d 的Ctrl+ICH组及HHcy+ICH组小鼠全脑的神经元进行标记，并使用显微光学切片断层扫描(MOST)成像技术获取了体素分辨率为0.3µm×0.3µm×1µm全脑神经元的精细三维结构。之后对尾壳核（Cpu）、海马体（Hipp）和基底外侧杏仁核（BLA）进行脑区分割，并对这些脑区的神经元进行了三维重构。（图1）
图1. 各分组小鼠脑3D重构、脑区分割和特定脑区神经元重构
根据MOST系统的三维成像数据，对这些脑区的神经突分支长度密度进行定量分析。从结果中可以看出，术后第3天和第14天HHcy+ICH组的神经突分支长度密度都低于Ctrl+ICH组，而且神经突分支长度密度增加的速率也更慢，说明HHcy确实影响了神经突损伤后的恢复。
图2. BLA、CPu、Hipp脑区神经突密度定量分析
随后，为研究Hcy影响神经突生长的分子机制，作者对样本进行蛋白组测序以及磷酸化蛋白组测序。GO分析和GSEA分析表明CAMK2A可能是神经突生长的一个关键分子开关，这是一种依赖于钙/钙调蛋白的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，脑组织中丰富表达，在突触可塑性等方面发挥重要作用。后续作者展开了一系列基因功能研究，证实Hcy正是通过下调pCAMK2A的水平来抑制神经修复。
这项研究首次揭示了Hcy对神经修复相关蛋白磷酸化修饰的调控机制，为改善脑出血合并HHcy的预后提供了新的潜力治疗靶点和策略。
参考文献
Guo G, Yang J, Guo W, Deng H, Yu H, Bai S, Li G, Tang Y, Zhang P, Xu Y, Pan C, Tang Z. Homocysteine impedes neurite outgrowth recovery after intracerebral haemorrhage by downregulating pCAMK2A. Stroke Vasc Neurol. 2023 Feb 28:svn-2022-002165. doi: 10.1136/svn-2022-002165. Epub ahead of print. PMID: 36854487.
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学术进展
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