纤维蛋白原在围手术期神经认知障碍中驱动神经炎症和神经病理变化

《International Immunopharmacology》：Fibrinogen drives neuroinflammation and neuropathology in perioperative neurocognitive disorders

纤维蛋白原通过CD11b信号通路激活小胶质细胞介导神经炎症和认知障碍，抑制该通路可改善术后认知功能。

　　本研究探讨了术后认知障碍（PND）中血脑屏障（BBB）功能障碍与神经免疫炎症反应之间的关系，特别是聚焦于纤维蛋白原（fibrinogen）在这一过程中的作用。术后认知障碍是指手术后出现的一系列认知功能下降的现象，包括记忆力减退、执行功能障碍等，尤其在老年患者中更为常见。PND的发生与多种因素有关，其中年龄是一个显著的风险因素，但其具体的机制仍未完全阐明。近年来，越来越多的研究表明，神经炎症在PND的发病机制中扮演了重要角色，尤其是在BBB受损导致血液成分渗入大脑组织的情况下，这些成分可能成为神经炎症的诱因。纤维蛋白原作为一种在BBB破坏后进入脑实质的血液蛋白，其在神经退行性疾病中的作用已被广泛研究，但其在PND中的具体作用尚不清楚。

为了进一步揭示纤维蛋白原在PND中的作用，研究人员采用了一种基于老年小鼠的PND模型，通过探索性腹腔手术模拟术后状态。研究团队结合行为测试、BBB通透性检测、转录组学分析、免疫荧光染色和Western blot等实验方法，系统分析了PND模型中的神经病理变化。此外，他们还使用了BV2细胞进行体外研究，以探索纤维蛋白原与小胶质细胞之间的相互作用。研究发现，纤维蛋白原通过与小胶质细胞表面的整合素CD11b结合，激活了PI3K/Akt/RhoA信号通路，从而引发神经炎症反应和认知功能障碍。这一发现表明，纤维蛋白原与CD11b的相互作用可能是PND发生的重要机制之一。

在实验过程中，研究人员对不同年龄的小鼠进行了比较，发现老年小鼠在手术后，其海马体中纤维蛋白原的沉积显著增加，而年轻小鼠则没有这种现象。这一结果表明，纤维蛋白原的沉积具有明显的年龄依赖性，可能是老年PND患者出现更严重认知障碍的原因之一。为了验证这一假设，研究团队使用了uPA（尿激酶）作为纤维蛋白原的清除剂，发现uPA的使用显著降低了纤维蛋白原的沉积，并减轻了小胶质细胞的激活和神经炎症反应。这一发现进一步支持了纤维蛋白原在PND中的关键作用。

此外，研究团队还探讨了CD11b在纤维蛋白原诱导的神经炎症反应中的作用。他们通过使用针对CD11b的中和抗体，发现这种抗体能够有效阻断纤维蛋白原与CD11b的结合，从而减轻小胶质细胞的激活和炎症因子的表达。进一步的Western blot和qRT-PCR分析显示，CD11b的阻断显著降低了PI3K、Akt和RhoA等关键信号分子的磷酸化水平和活性，从而抑制了纤维蛋白原诱导的神经炎症反应。这些结果表明，CD11b是纤维蛋白原引发神经炎症反应的关键受体，其在PND中的作用可能与小胶质细胞的极化和神经毒性相关。

为了评估CD11b阻断对认知功能的影响，研究团队进行了多种行为学测试，包括开放场测试、新物体识别测试和莫里斯水迷宫测试。这些测试分别用于评估小鼠的运动能力、记忆能力和空间学习能力。结果显示，接受CD11b中和抗体治疗的老年小鼠在这些测试中表现出更好的认知表现，包括更长的探索时间、更高的识别指数以及更快的平台寻找时间。这些结果表明，CD11b的阻断不仅能够减轻神经炎症反应，还能够有效改善术后认知障碍的症状。

进一步的分子对接实验揭示了纤维蛋白原与CD11b之间的直接相互作用，这为理解纤维蛋白原如何通过CD11b信号通路引发神经炎症提供了结构基础。此外，研究人员还观察到，纤维蛋白原的沉积与小胶质细胞的形态变化密切相关，表现为小胶质细胞从正常的树突状形态转变为更为活跃的变形形态。这种形态变化可能与小胶质细胞的激活和神经毒性有关，而CD11b的阻断则能够逆转这一过程。

在神经突触方面，研究团队发现，纤维蛋白原的沉积会导致突触蛋白如PSD95和突触前蛋白如突触素（synaptophysin）的表达水平下降，这可能是PND导致认知功能障碍的机制之一。而CD11b中和抗体的使用则显著提高了这些突触蛋白的表达水平，表明CD11b的阻断可能有助于保护神经突触免受损伤。

研究还发现，PI3K信号通路在纤维蛋白原-CD11b信号传导中起着重要作用。使用PI3K抑制剂LY294002后，小鼠的神经炎症反应和认知功能障碍均有所改善。这表明，PI3K可能是一个重要的下游信号分子，其激活是纤维蛋白原-CD11b信号传导的一部分，而抑制PI3K可能有助于缓解PND相关的神经炎症和认知功能障碍。

总体而言，本研究揭示了纤维蛋白原在PND中的作用机制，即其通过与CD11b结合，激活PI3K/Akt/RhoA信号通路，引发小胶质细胞的激活和神经炎症反应，从而导致认知功能障碍。这些发现不仅加深了我们对PND发病机制的理解，还为开发针对PND的治疗策略提供了新的思路。未来的研究可以进一步探讨纤维蛋白原与其他受体或炎症通路（如NLRP3炎症小体）的相互作用，以及其在不同年龄和性别小鼠中的作用差异。此外，还需要更多的临床研究来验证这些发现是否适用于人类PND的治疗。