这篇文档属于类型a,即报告了一项原创研究。以下是对该研究的学术报告:
该研究由Favour C. Onyeogaziri、Ross Smith、Maximiliano Arce、Hua Huang、Iza Erzar、Charlotte Rorsman、Matteo Malinverno、Fabrizio Orsenigo、Veronica Sundell、Dinesh Fernando、Geoffrey Daniel、Mika Niemelä、Aki Laakso、Behnam Rezai Jahromi、Anna-Karin Olsson和Peetra U. Magnusson等人共同完成。研究团队来自多个机构,包括瑞典乌普萨拉大学的免疫学、遗传学和病理学系,意大利米兰FIRC分子肿瘤学基金会的血管生物学单位,瑞典农业科学大学的生物材料和技术/木材科学系,芬兰赫尔辛基大学和赫尔辛基大学医院的神经外科系,以及乌普萨拉大学的医学生物化学和微生物学系。该研究于2024年12月发表在《Nature Cardiovascular Research》期刊上。
该研究的主要科学领域是神经血管疾病,特别是脑海绵状血管畸形(Cerebral Cavernous Malformation, CCM)。CCM是一种以中风、出血和神经功能缺损为特征的神经血管疾病,目前唯一的治疗方法是手术。因此,理解CCM的分子机制对于寻找替代治疗方案至关重要。近年来,研究发现中性粒细胞胞外陷阱(Neutrophil Extracellular Traps, NETs)在CCM中存在,并且NETs在不同疾病背景下可能具有积极或消极的作用。本研究旨在通过药理学手段抑制NETs的形成,探讨NETs在CCM中的作用,并评估其作为潜在治疗策略的可行性。
研究分为多个步骤,详细流程如下:
动物模型构建:研究使用内皮细胞特异性CCM3缺陷的小鼠模型(CCM3-iECKO小鼠)。通过基因工程手段,研究人员在小鼠出生后第1天(P1)注射他莫昔芬(Tamoxifen)诱导CCM3基因的缺失。对照组小鼠则注射玉米油作为对照。
药物处理:研究人员使用Cl-amidine(一种肽基精氨酸脱亚胺酶抑制剂)来抑制NETs的形成。Cl-amidine溶解于DMSO后,进一步稀释于PBS中,最终浓度为5 mg/mL。处理组小鼠从出生后第8天(P8)到第14/15天(P14/15)每天腹腔注射10 mg/kg的Cl-amidine,对照组小鼠则注射等量的DMSO稀释液。
组织采集与处理:小鼠在最后一次注射Cl-amidine后6小时被安乐死,脑组织被取出并进行处理。一半脑组织用于冰冻切片,另一半用4%多聚甲醛固定后用于后续实验。
免疫荧光染色:研究人员使用多种抗体对脑组织切片进行染色,以检测NETs、内皮细胞激活、内皮-间质转化(Endothelial-to-Mesenchymal Transition, EndMT)、凝血和炎症等标志物。染色后,使用Leica DMI8显微镜和Leica SP8共聚焦显微镜进行观察和图像采集。
RNAscope分析:研究人员使用RNAscope技术检测脑组织中特定基因的表达,包括Polr2a、Ppib、Ubc和Cldn5等。
扫描电子显微镜:部分脑组织样本经过固定和脱水后,使用扫描电子显微镜观察血栓的微观结构。
数据分析:研究人员使用多种统计方法对实验数据进行分析,包括Mann-Whitney U检验、Fisher精确检验等,以评估Cl-amidine处理对NETs形成、内皮细胞激活、EndMT、凝血和炎症等指标的影响。
Cl-amidine减少NETs形成和病变负担:通过免疫荧光染色,研究人员发现Cl-amidine处理显著减少了NETs的形成(Cith3+/MPO+/DAPI+区域减少了87.5%)。同时,Cl-amidine处理还显著降低了小脑病变面积和病变负担。
Cl-amidine减少内皮细胞激活和EndMT:Cl-amidine处理显著降低了内皮细胞激活标志物ICAM-1的表达,并减少了EndMT标志物Sca1和Vimentin的表达。此外,Cl-amidine处理还显著减少了内皮细胞的增殖。
Cl-amidine调节凝血和抗凝血通路:Cl-amidine处理显著降低了抗凝血蛋白Thrombomodulin和Annexin A5的表达,并减少了血小板激活和血栓形成。此外,Cl-amidine处理还减少了脑组织中的出血热点(perivascular hematomas)。
Cl-amidine改善血栓分解:研究人员发现CCM中存在慢性/有组织血栓(organized clots),这些血栓在Cl-amidine处理后显著减少。此外,Cl-amidine处理还减少了血栓中的纤维化和胶原沉积。
Cl-amidine减少成纤维细胞激活和神经炎症:Cl-amidine处理显著减少了成纤维细胞的激活,并降低了胶原IV(Col IV)的沉积。同时,Cl-amidine处理还显著减少了神经炎症标志物CX3CR1和IBA1的表达。
该研究表明,通过抑制NETs的形成,Cl-amidine能够显著减少CCM病变负担,并改善内皮细胞激活、EndMT、凝血和神经炎症等病理过程。研究结果提示,NETs在CCM的发病机制中起着关键作用,抑制NETs可能成为CCM的潜在治疗策略。此外,研究还首次描述了CCM中的慢性/有组织血栓,并揭示了NETs在血栓形成和纤维化中的作用。
研究还发现,NETs通过促进成纤维细胞激活和胶原沉积,导致血管基底膜增厚,进一步加剧了CCM的病理过程。这一发现为理解CCM的复杂发病机制提供了新的视角。