慢性脑低灌注的性别差异性神经血管与认知效应

《Experimental Neurology》：Sex-divergent neurovascular and cognitive effects of chronic cerebral hypoperfusion

摘要慢性脑低灌注是血管性痴呆发展的主要危险因素，并与白质损伤和认知功能障碍相关。在此，我们评估了慢性脑低灌注不对称颈动脉狭窄（ACAS）小鼠模型中血管和神经病理学及认知功能障碍的性别差异。ACAS三十天后，脑血流量显著减少，微血管通透性增加（表现为IgG和纤维蛋白原外渗至脑实质），且大脑中动脉（MCA）血管舒张功能受损。ACAS还诱导了海马体和胼胝体的白质损伤，其中雌性小鼠胼胝体的损伤较雄性更为严重。在巴恩斯迷宫中，ACAS雄性小鼠的空间记忆障碍显著大于雌性小鼠。最后，miRNA分析显示，ACAS雌性小鼠海马体和皮层中血管生成相关miRNA上调，而ACAS雄性小鼠海马体和皮层中神经炎症相关miRNA上调。综上所述，这些发现表明ACAS模型可产生显著的神经病理学改变，并在空间记忆和miRNA谱方面表现出性别差异。引言慢性脑低灌注（CCH），即脑血流量减少，是血管性痴呆（即血管对认知障碍和痴呆的贡献，VCID）发展的主要危险因素（Duncombe et al., 2017; Yu et al., 2022; Zhao and Gong, 2015a）。CCH极为常见，因为其最大的危险因素是血管疾病，而血管疾病的患病率预计将呈指数级增长（Swenty and Hall, 2020; The Lancet Neurology, 2017; Zhao and Gong, 2015b）。此外，已知CCH可导致其他形式的痴呆，包括阿尔茨海默病，其中CCH的严重程度与痴呆患者认知障碍的严重程度密切相关（Park et al., 2019; The Lancet Neurology, 2017; Zhao and Gong, 2015a）。CCH也可能导致脑内进一步的缺血事件，如缺血性卒中、出血性卒中和腔隙性卒中（Hu et al., 2017; Huang et al., 2024; Okamoto et al., 2012; The Lancet Neurology, 2017）。在病理学上，CCH可能导致大脑多个区域出现白质病变，并随时间推移而加重（Duncombe et al., 2017; Inoue et al., 2023; Quintana et al., 2021; Zhang et al., 2024）。通常，这些病变先于症状出现，但CCH的慢性特征使得将影像学表现与认知表现联系起来变得困难。我们之前开发了一种新型小鼠模型，可以慢性减少小鼠的脑血流量（Quintana et al., 2018）。利用该模型，我们先前已证明CCH与病理学发现（如神经炎症改变增加和轴突变性）之间存在很强的相关性（Quintana et al., 2021, Quintana et al., 2018）。然而，由于该疾病的慢性特征以及在小鼠模型中评估轻微认知障碍的难度，很少有研究探讨CCH如何发展并进展为认知障碍（Duncombe et al., 2017; Mun et al., 2026a）。此外，临床上已充分证实CCH、VCID和卒中在性别上存在差异，但导致这些发现的潜在机制尚不十分清楚。例如，男性更有可能更早发生卒中，而女性则经历更严重的卒中且预后更差（Appelros and ?sberg, 2020; Carcel et al., 2020）。在血管疾病方面，女性更易患糖尿病和肥胖症以及与激素相关的血管合并症，而男性更易患高脂血症和心脏病（Greenlund et al., 2025; Inoue et al., 2023; Morrison et al., 2024）。这导致男性更早出现CCH和VCID，但女性在晚年经历更差的结果和更迅速的衰退（Akhter et al., 2021; Gannon et al., 2019; Morrison et al., 2024）。本研究的目的是利用不对称颈动脉狭窄（ACAS）小鼠模型来应对CCH的慢性特征，并加强其与先前观察到的病理学和认知变化之间的联系。我们假设，使用ACAS小鼠模型诱导CCH将导致先前观察到的和扩展的病理学发现以及认知障碍的发展。在本研究中，我们发现了由CCH引起的脑血管变化，并确定了空间记忆的变化，表明CCH可能对认知障碍有潜在贡献。章节片段动物所有实验均使用来自Jackson Laboratories的雄性及雌性C57bl/6小鼠（3个月龄）。小鼠饲养在标准鼠笼中，可自由获取食物和过滤过的自来水，并置于12：12光照-黑暗循环中。所有实验程序均获得西弗吉尼亚大学机构动物护理和使用委员会的批准。动物受试者的处理符合NIH的伦理和人道对待标准，作者遵守了相关规范。接受ACAS慢性脑低灌注模型的小鼠在术后30天表现出脑血流量减少和微血管通透性增加小鼠接受ACAS手术，随后根据图1所示的实验设计进行行为测试和功能评估。我们的首要目标是表征ACAS模型，通过检查血流量减少和微血管损伤。使用激光散斑对比成像（LCSI）测定ACAS术后30天和45天的血流量减少情况（图2a-b）。结果显示，在30天时整体血流量显著减少25-35%，在45天时减少25%-45%。讨论本研究强调了几个将CCH与病理生理学发现联系起来的特征。首先，我们验证了ACAS小鼠模型中脑血流量的减少，并显示血流量在术后30天和45天有所减少。此外，我们确定了由于这种血流量减少导致的微血管损伤，突出显示雄性小鼠的损伤更为严重。接下来，我们确定了由CCH引起的大脑中动脉（MCA）血管舒张功能受损。此外，我们强调了显著的白质损伤，特别是在CRediT作者贡献声明Brandon D. Kirby：方法学、调查、正式分析、数据管理。Briana L. Clary：方法学、数据管理。Emily Burrage：方法学、正式分析、数据管理。Paul D. Chantler：方法学、正式分析、数据管理。Duaa Dakhlallah：方法学、正式分析。Kate Karelina：资源、项目管理、方法学、调查、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。Candice M. Brown：资源、项目管理、动物受试者本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经西弗吉尼亚大学机构动物护理和使用委员会批准。利益冲突声明作者声明，他们已知晓的、可能影响本论文所报告工作的任何已知竞争经济利益或个人关系均不存在。致谢我们要感谢美国国立卫生研究院（T32 AG052375、R01 AG068155、P20GM109098）和海伦·玛丽·刘易斯医学研究基金会的资助支持。作者衷心感谢Ning Zhang在手术方面的专业知识，Deborah Corbin在动物行为学和组织学方面的技术协助，以及Audrey Plumtree和Jacob Ralston在miRNA面板方面的协助。本研究在西弗吉尼亚大学啮齿动物实验性卒中与手术核心以及Brandon D. Kirby | Briana L. Clary | Emily Burrage | Paul D. Chantler | Duaa Dakhlallah | Kate Karelina | Candice M. Brown | James W. Simpkins美国西弗吉尼亚州摩根敦市，西弗吉尼亚大学医学院神经科学系，洛克菲勒神经科学研究所，邮政信箱9303，108号生物医学路，邮编26506