抑制iNOS减轻可卡因诱导的脑前额叶皮层血管收缩并促进血管新生

研究人员针对可卡因滥用导致的神经血管并发症（如短暂性脑缺血发作和卒中），通过抑制诱导型一氧化氮合酶（iNOS）探究其对脑血流（CBF）和血管新生的调控作用。利用超高分辨率光学相干断层扫描（μOCT）和多模态成像平台（MIP），发现iNOS缺失或抑制可显著减轻可卡因诱导的血管收缩，同时增强前额叶皮层（PFC）的微血管密度。该研究为可卡因使用障碍患者的脑缺血风险提供了潜在治疗策略。

　　

可卡因作为一种高度成瘾性药物，长期使用会导致严重的神经血管并发症，包括短暂性脑缺血发作（TIA）和卒中。临床影像学研究已证实，可卡因滥用者脑血流（CBF）显著降低，尤其在脑前额叶皮层（PFC）区域。然而，其背后的分子机制尚不完全清楚。近期研究表明，星形胶质细胞可能通过诱导型一氧化氮合酶（iNOS）参与可卡因诱导的血管收缩和缺血反应。但iNOS在这一过程中的具体作用仍未明确。

为了探究这一问题，美国石溪大学（Stony Brook University）生物医学工程系的研究团队开展了一项系统性研究。他们利用超高分辨率光学相干断层扫描（μOCT）技术，对小鼠前额叶皮层进行三维血管成像，定量分析血管直径和微血管密度的变化。同时，结合多模态成像平台（MIP）动态监测可卡因或生理盐水给药期间的血液动力学响应。研究团队还通过基因敲除（iNOS-KO）和药物抑制（L-NMMA）手段，验证iNOS在可卡因诱导的脑血管功能障碍中的关键作用。

研究采用了多项关键技术：μOCT用于高分辨率血管结构成像，MIP实现双波长（568 nm和630 nm）血流动力学监测，Frangi滤波算法量化血管直径和密度，以及ELISA和免疫荧光检测iNOS和血管内皮生长因子（VEGF）表达。实验设计涵盖野生型（WT）、iNOS敲除（iNOS-KO）及L-NMMA预处理小鼠，通过14天慢性可卡因暴露（30 mg/kg/天，腹腔注射）和急性静脉注射（1 mg/kg）评估血管反应。

研究结果揭示了以下重要发现：

3.1. 急性可卡因导致WT和iNOS-KO小鼠血管[HbT]和组织氧合[HbO₂]暂时性下降
首次急性可卡因注射使WT和iNOS-KO小鼠PFC区域Δ[HbT]分别降低23.36%和21.60%，Δ[HbO₂]下降21.71%和21.05%，但iNOS-KO组的低氧状态持续时间更长。

3.2. 亚慢性可卡因处理（约7天）后iNOS-KO小鼠的[HbT]和[HbO₂]降低减弱
WT小鼠Δ[HbT]衰减率（-25.20%/min）显著高于iNOS-KO组（-16.50%/min），表明iNOS缺失可缓解血管反应恶化。

3.3. 慢性可卡因（2周）在WT小鼠中引起持续性[HbT]和[HbO₂]降低，而iNOS-KO小鼠减轻
WT小鼠血管直径收缩达22.58%，而iNOS-KO和L-NMMA预处理组仅收缩15.15%和14.90%，证实iNOS参与血管张力调控。

3.4. 可卡因致敏的血流动力学反应在iNOS-KO小鼠中减弱
WT小鼠Δ[HbT]反应从第1天到第14天增强62.49%，而iNOS-KO小鼠反而降低29.08%，显示iNOS缺失可阻断慢性暴露的致敏效应。

3.5. iNOS-KO和iNOS-Inh小鼠血管收缩减轻
μOCT显示iNOS抑制显著缓解可卡因诱导的动脉、静脉和毛细血管收缩，血管直径减少幅度较WT组降低约7个百分点。

3.6. 慢性可卡因增强iNOS-KO和iNOS-Inh小鼠血管新生
微血管密度分析表明，iNOS-KO组密度增加69.83%，显著高于WT组（21.39%），且VEGF表达升高84.04%，提示缺血触发的代偿性血管生成。

这项研究首次阐明iNOS通过双重机制调控可卡因的神经