鸢尾素通过激活AMPK-eNOS通路调控内皮功能改善脑卒中后认知功能障碍的机制研究

本期推荐一篇关于运动诱导激素鸢尾素在脑卒中后认知障碍(PSCI)治疗中突破性机制的研究。该研究通过动物模型证实，外源性鸢尾素能通过激活AMPK-eNOS-VEGF信号通路，显著改善神经血管功能（CD31+微血管密度）、抑制星形胶质细胞瘢痕形成（GFAP+），并促进海马区血管新生，为运动干预认知障碍提供了关键分子依据。

　　

引言

脑卒中是中国致死致残的首要原因，约10%–30%患者会发展为脑卒中后认知障碍（PSCI）。目前临床缺乏有效治疗药物，而运动干预被证明具有潜在防治价值。近年研究发现，运动诱导的肌肉因子鸢尾素（Irisin）——一种由纤维连接蛋白III型结构域包含5（FNDC5）蛋白水解产生的激素，在神经保护中发挥关键作用。临床研究显示急性脑卒中患者血清鸢尾素水平显著降低，阿尔茨海默病动物模型中海马及脑脊液的FNDC5/鸢尾素表达也明显下降。尽管已有研究提示鸢尾素对脑损伤和认知缺陷具有保护作用，但其在PSCI模型中的具体机制尚未明确。

材料与方法

研究采用C57BL/6J雄性小鼠建立大脑中动脉阻塞（MCAO）模型，随机分为假手术组、MCAO组和MCAO+鸢尾素治疗组（0.2 mg/kg或0.2 μg/g）。术后通过神经功能评分、TTC染色评估脑梗死体积，并利用Y迷宫、新奇物体识别（NOR）等行为学测试评估认知功能。采用免疫荧光染色检测皮质和海马区CD31（内皮细胞标记物）与GFAP（星形胶质细胞标记物）表达，Western blot分析AMPK-eNOS信号通路关键蛋白（p-AMPKα、p-eNOS、VEGF等），ELISA法测定血清及海马组织鸢尾素浓度。

结果

3.1 鸢尾素改善PSCI模型认知行为

鸢尾素治疗组在Y迷宫测试中表现出对新异臂探索时间显著增加（图1d），交替反应率明显提升（图1e）。NOR测试显示治疗组对新物体的辨别指数显著高于MCAO组（图1f），表明空间学习记忆能力得到恢复。两组小鼠自主运动能力和焦虑水平无显著差异（图1c,g）。

3.2 减轻脑梗死与神经元损伤

TTC染色显示鸢尾素治疗组脑梗死体积显著小于MCAO组（图2a,b），HE染色证实海马神经元结构完整性得到保护（图2c）。值得注意的是，鸢尾素治疗组小鼠体重下降程度较MCAO组更显著（图2d），可能与运动特性相关的代谢调节有关。

3.3 激活内皮细胞与星形胶质功能

免疫荧光结果显示，鸢尾素治疗组皮质区CD31⁺微血管密度显著高于假手术组（图3a），而海马CA1区无显著差异（图3b）。星形胶质细胞反应性分析发现，治疗组皮质区GFAP⁺瘢痕形成显著抑制（图3c），但海马齿状回区域GFAP⁺细胞数量与MCAO组相当（图3d），提示鸢尾素可能通过区域特异性调控星形胶质细胞功能发挥神经保护作用。

3.4 激活AMPK-eNOS-VEGF信号通路

Western blot分析表明，鸢尾素治疗组海马组织p-AMPKα、p-eNOS及VEGF蛋白表达显著上调（图4b），而p-AKT虽未达统计显著性，但呈现恢复趋势。ELISA检测证实MCAO组血清鸢尾素水平显著降低，外源性补充可有效逆转这一变化（图4c）。通过AMPK抑制剂（Compound C）和eNOS抑制剂（L-NAME）的干预实验进一步验证：抑制AMPK/eNOS会取消鸢尾素对认知行为的改善作用，并导致VEGF表达下降，证实该通路的必要性。

讨论

本研究首次系统阐释了鸢尾素通过AMPK-eNOS-VEGF轴改善PSCI的多机制协同作用：

1. 1.

   促进脑血管重塑：通过上调CD31⁺微血管密度和VEGF表达，改善神经血管单元功能；

2. 2.

   调控星形胶质细胞反应性：抑制皮质区病理性瘢痕形成，同时保留海马区有益 astrocyte 功能；

3. 3.

   激活能量代谢-血管耦合通路：AMPK-eNOS信号级联放大促进内皮功能恢复和血管新生。

   该研究为运动干预认知障碍提供了分子靶点，提示鸢尾素可作为PSCI治疗的潜在生物制剂。未来需进一步探索不同脑区星形胶质细胞表型转化的具体机制，以及鸢尾素与其他神经血管调节因子的协同效应。