长期基底核胆碱能神经元损伤对Wistar大鼠皮质血管结构、星形胶质细胞密度和小胶质细胞活性的影响

本研究针对阿尔茨海默病(AD)中基底前脑胆碱能神经元(BFCNs)退化如何影响神经血管单元(NVU)这一关键问题，通过192-IgG-Saporin选择性免疫损伤Wistar大鼠基底核胆碱能神经元，发现长期胆碱能输入缺失会导致皮质毛细血管直径减小、前毛细血管小动脉扩张、血管内皮生长因子A(VEGF-A)水平降低，并引起星形胶质细胞密度增加和小胶质细胞向M2表型转化，为理解胆碱能系统在神经血管耦合中的作用提供了新视角。

　　

阿尔茨海默病(AD)的病理进程中，基底前脑胆碱能神经元(BFCNs)的退化是最早出现的特征之一。这些神经元不仅参与认知功能调控，还通过释放乙酰胆碱(ACh)调节脑血流(CBF)。然而，胆碱能神经元缺失如何影响神经血管单元(NVU)的组成和功能，长期以来缺乏系统研究。这一问题的解答对理解AD早期血管功能障碍机制至关重要。

McGill University的研究团队在《Neurobiology of Aging》发表的研究中，通过立体定向注射192-IgG-Saporin选择性损毁2.5月龄Wistar大鼠基底核胆碱能神经元，7个月后采用免疫荧光、Western blot、qRT-PCR和多重细胞因子检测等技术，系统评估了胆碱能缺失对皮质血管结构、星形胶质细胞和小胶质细胞的影响。

主要技术方法包括：双侧基底核立体定位注射192-IgG-Saporin建立胆碱能神经元特异性损伤模型；免疫荧光染色分析血管标志物(COL-IV、αSMA)、星形胶质细胞(GFAP)和小胶质细胞(Iba1)；Western blot检测VEGF-A和AQP-4蛋白表达；qRT-PCR分析M2型小胶质细胞标志物；Mesoscale Discovery技术定量炎症因子。

3.1 长期基底核损伤导致大脑皮层VAChT-IR终末减少
通过免疫荧光定量显示，192-IgG-Saporin处理组大鼠顶叶皮层囊泡乙酰胆碱转运体(VAChT)免疫反应性突触减少58%，证实了胆碱能神经支配的长期缺失。

3.2 VAChT-IR终末缺失影响前毛细血管小动脉和毛细血管
研究发现胆碱能缺失导致：

• 前毛细血管小动脉(αSMA⁺
  )直径显著增加(7.78→8.40μm)
• 毛细血管(COL-IV⁺
  )直径显著减小
• VEGF-A mRNA和蛋白水平均显著降低

3.3 胆碱能神经支配缺失增加皮质星形胶质细胞密度
GFAP免疫染色显示：

• 顶叶和额叶皮层星形胶质细胞密度显著增加
• 星形胶质细胞终足(AQP-4⁺
  )与动脉的共定位增加，提示血管-胶质界面重构

3.4 胆碱能缺失改变小胶质细胞表型
研究发现：

• 顶叶皮层小胶质细胞(Iba1⁺
  )数量增加且与VAChT损失程度正相关
• 小胶质细胞呈现中间激活状态：突起延长但胞体大小不变
• 促炎因子(IL-1β、IFN-γ、KC/GRO)减少
• M2型标志物(SOCS3、IL4Rα、ARG1、Fizz1)表达上调

讨论部分指出，这些发现为"血管-胆碱能假说"提供了实验支持：

1. 长期胆碱能输入缺失通过减少VEGF-A表达导致毛细血管收缩，引发血流动力学代偿性改变；
2. 星形胶质细胞终足在动脉上的密度增加可能是维持血脑屏障完整性的代偿机制；
3. 小胶质细胞向M2表型转变可能代表一种抗炎修复反应，而非典型的神经炎症状态。

该研究首次系统阐明了BFCNs退化对NVU的多层次影响，为理解AD早期血管功能障碍提供了新机制，也为开发针对神经血管耦合的干预策略提供了理论依据。特别是发现胆碱能缺失特异性地影响微血管结构而不改变较大血管，这一发现可能解释为何乙酰胆碱酯酶抑制剂(AChEIs)能在AD早期改善脑血流和认知功能。