脑损伤小鼠中普遍过表达钙蛋白酶抑制蛋白可改善运动认知功能但无显著神经保护作用

针对创伤性脑损伤(TBI)后钙蛋白酶(calpains)持续激活导致的神经功能障碍，研究人员通过普里昂蛋白(Prp)启动子驱动人源钙蛋白酶抑制蛋白(hCAST)在小鼠模型中普遍过表达。研究发现hCAST过表达显著改善TBI后运动协调性和空间学习记忆能力，但未减轻皮层挫伤或海马神经元死亡，为钙蛋白酶抑制改善神经行为功能提供了新证据。

　　

在神经科学领域，创伤性脑损伤(TBI)像一场悄无声息的"脑内地震"——不仅造成即刻的物理损伤，更会引发持续数小时甚至数天的"余震"，即由钙离子失衡触发的级联反应。这些"余震"中，钙依赖性半胱氨酸蛋白酶calpains的异常激活尤为关键，它们像失控的"分子剪刀"般剪切神经元内的结构蛋白和信号分子，加剧神经退行性变。尽管内源性抑制剂calpastatin能约束这些"剪刀"，但面对TBI后的钙离子海啸，其防御力显得杯水车薪。

美国肯塔基大学(University of Kentucky)的研究团队在《Molecular and Cellular Neuroscience》发表的研究中，构建了普里昂蛋白(Prp)启动子驱动人源calpastatin(hCAST)普遍表达的转基因小鼠。通过控制性皮层撞击(CCI)建立TBI模型，采用神经严重程度评分(NSS)、Morris水迷宫和新型物体识别等行为学测试，结合尼氏染色评估神经病理变化。

研究发现，hCAST过表达使脑损伤小鼠在伤后第一周的运动协调性显著改善。更令人振奋的是，在伤后6-9天的空间学习测试和10天的记忆测试中，转基因小鼠表现明显优于野生型。然而，尼氏染色显示两组皮层挫伤面积无差异，海马神经元死亡也未受抑制。这表明calpain抑制能选择性改善神经行为功能，却不改变结构性神经损伤。

在方法学上，研究采用Prp启动子实现hCAST在多种脑区的过表达（达内源水平80倍），通过回交将转基因小鼠背景转为C57BL/6J品系以消除FVB/N品系的视觉缺陷干扰。行为学评估包含精细的时序设计：伤后1小时至7天监测运动功能，6-10天测试认知功能。病理分析聚焦皮层和海马这两个TBI敏感区域。

"讨论"部分深入阐释了三个关键发现：首先，普遍性hCAST过表达比先前报道的CaMKII启动子限制性表达对行为改善更显著，提示非神经元细胞中calpain抑制的潜在贡献；其次，功能改善与结构保护的分离现象，暗示calpain可能通过剪切突触蛋白而非直接致死的途径损害神经功能；最后，研究为开发针对calpain信号通路的神经功能保护剂提供了理论依据，尽管其不能替代神经保护治疗。

这项研究揭示了calpain抑制在TBI后功能恢复中的独特价值：就像为神经元配备"防震缓冲器"，虽不能阻止"地震"对"建筑结构"（神经元胞体）的破坏，却能保护"电路系统"（神经功能）的正常运转。这种功能与结构保护的解耦现象，为理解TBI病理机制和开发靶向治疗开辟了新视角。