SPAK-NKCC1通路抑制改善血管性认知障碍：恢复脑血流与抑制星形胶质细胞活化的机制研究

《Acta Neuropathologica Communications》：Pharmacological inhibition of SPAK-NKCC1 complex attenuates astrogliosis and restores cerebral blood flow in a mouse model of VCID

本研究针对血管性认知障碍和痴呆(VCID)缺乏有效治疗方法的临床难题，探讨了SPAK-NKCC1信号通路在疾病进展中的关键作用。研究人员通过双侧颈动脉狭窄(BCAS)小鼠模型发现，在症状期给予SPAK抑制剂ZT-1a治疗可显著改善脑血流(CBF)、保护血脑屏障(BBB)完整性、减轻反应性星形胶质细胞增生和脱髓鞘，并逆转认知功能障碍。该研究为VCID的治疗提供了新的潜在靶点，具有重要的转化医学价值。

　　

随着人口老龄化进程加速，血管性认知障碍和痴呆(VCID)已成为仅次于阿尔茨海默病的第二大痴呆病因，给全球公共卫生系统带来沉重负担。然而令人遗憾的是，目前美国食品药品监督管理局(FDA)尚未批准任何专门针对VCID的治疗药物，临床治疗手段主要局限于控制高血压、糖尿病等风险因素，效果有限。

血管性认知障碍的核心病理特征包括慢性脑低灌注(CCH)、血脑屏障(BBB)破坏、反应性星形胶质细胞增生和白质病变等。其中，脑血流(CBF)调节异常被认为是驱动VCID病理进程的关键因素。近年来研究表明，Na-K-Cl协同转运蛋白1(NKCC1)及其上游调控激酶SPAK(STE20/SPS1相关的脯氨酸/丙氨酸丰富激酶)在多种脑疾病中发挥重要作用，但其在VCID中的具体机制尚不清楚。

在这项发表于《Acta Neuropathologica Communications》的研究中，Habib等人深入探讨了SPAK-NKCC1信号通路在VCID发病机制中的作用，并评估了SPAK抑制剂ZT-1a在疾病症状期的治疗潜力。

研究人员采用双侧颈动脉狭窄(BCAS)小鼠模型模拟人类VCID的病理过程，通过激光散斑成像、免疫荧光染色、蛋白质印迹和莫里斯水迷宫等多种技术方法，系统评估了ZT-1a对脑血流、血脑屏障完整性、星形胶质细胞活化、髓鞘损伤和认知功能的影响。

BCAS诱导小鼠脑血流双相性降低

研究发现，BCAS手术导致小鼠脑血流出现独特的双相性降低模式：术后10分钟脑血流急剧下降约31%，随后在1-4周内部分恢复，但在4-8周后出现第二次持续性下降，降幅达35%。这种晚期脑血流减少与人类VCID的慢性进展特征更为相似，为研究疾病晚期病理变化提供了理想模型。

BCAS早期激活SPAK-NKCC1通路并诱发神经炎症

在BCAS术后早期(3天至4周)，研究人员观察到总NKCC1(tNKCC1)蛋白表达显著上调，尤其是在胼胝体(CC)等白质区域。磷酸化NKCC1(pNKCC1)水平也呈现类似升高趋势。免疫荧光双标显示，NKCC1主要与GFAP⁺星形胶质细胞共定位(约63%)，部分与Iba1⁺小胶质细胞/巨噬细胞共定位(约36%)，而在海马CA1区的NeuN⁺神经元中未见明显共定位。

ZT-1a抑制SPAK-NKCC1活性并减轻神经炎症

在BCAS术后第28-56天(症状期)给予ZT-1a治疗，可显著降低tNKCC1和pNKCC1的表达水平，同时减轻反应性星形胶质细胞增生和小胶质细胞活化。值得注意的是，ZT-1a治疗还降低了细胞毒性反应性星形胶质细胞标志物C3d和脂质运载蛋白2(LCN2)的表达，表明该药物能够抑制星形胶质细胞向毒性表型转化。

ZT-1a恢复脑血流并保护血脑屏障完整性

激光散斑成像显示，ZT-1a治疗显著改善了BCAS小鼠晚期(8周)的脑血流水平。进一步机制研究表明，这种改善与血脑屏障功能的恢复密切相关。ZT-1a治疗减少了血清白蛋白外渗，增加了紧密连接蛋白ZO-1和Claudin-5的表达，表明血脑屏障结构完整性得到保护。

ZT-1a减轻基质金属蛋白酶表达并改善星形胶质细胞终足覆盖

研究发现，BCAS诱导了星形胶质细胞中基质金属蛋白酶2(MMP-2)和MMP-9的表达增加，这两种蛋白酶可降解血脑屏障相关蛋白。ZT-1a治疗显著降低了MMP-2/9水平。同时，通过评估水通道蛋白4(AQP4，星形胶质细胞终足标志物)与番茄凝集素(血管标志物)的共定位，发现ZT-1a改善了星形胶质细胞终足对微血管的覆盖程度，这有助于解释脑血流恢复的机制。

ZT-1a逆转白质脱髓鞘并防止海马神经元丢失

在BCAS术后8周，小鼠表现出明显的髓鞘碱性蛋白(MBP)丢失，表明白质脱髓鞘改变。ZT-1a治疗显著减轻了这种髓鞘损伤。同时，研究还发现ZT-1a增加了少突胶质前体细胞(NG2⁺)和成熟少突胶质细胞(APC⁺)的数量，表明其促进了髓鞘修复。在海马区，ZT-1a治疗防止了CA1、CA2和CA3区的NeuN⁺神经元丢失，而这种神经元丢失在疾病晚期尤为明显。

ZT-1a改善认知功能

莫里斯水迷宫实验结果显示，Veh治疗的BCAS小鼠在寻找隐藏平台的任务中表现出明显的学习障碍(潜伏期延长)，而ZT-1a治疗组的学习能力显著改善。在探索试验中，ZT-1a治疗组小鼠在目标象限停留时间更长，表明空间记忆功能得到保护。

本研究的重要创新点在于首次报道了BCAS后脑血流的双相性降低模式，并证实了在VCID症状期干预SPAK-NKCC1通路的治疗价值。研究发现，星形胶质细胞是SPAK-NKCC1信号的主要效应细胞，该通路的过度激活导致细胞毒性反应性星形胶质细胞增生、血脑屏障破坏和脑血流调节异常。

值得注意的是，ZT-1a通过多种机制发挥保护作用：抑制NKCC1磷酸化、减少MMP-2/9表达、保护紧密连接蛋白、改善星形胶质细胞终足覆盖以及促进髓鞘再生。这些效应共同促成了脑血流的恢复和认知功能的改善。

该研究的转化医学意义重大，不仅揭示了SPAK-NKCC1复合物作为VCID治疗靶点的潜力，而且为ZT-1a的临床应用提供了临床前证据。特别是在疾病症状期仍能取得显著疗效，这为现有治疗手段有限的VCID患者带来了新的希望。

当然，研究也存在一定局限性，如未评估ZT-1a长期给药对肾功能的影响、缺乏剂量效应研究以及在老年或共病模型中的验证等。这些问题的解决将有助于进一步推动ZT-1a向临床转化。

总之，本研究深入阐明了SPAK-NKCC1信号通路在VCID发病机制中的核心作用，证明了ZT-1a在疾病晚期仍能有效改善病理改变和认知功能，为开发针对VCID的疾病修饰疗法提供了重要理论依据和实验支持。