年轻UCP2?/?小鼠脑梗死体积减少及京尼平保留突触传递

《Cells》：Reduced Cerebral Infarct Volume in Young UCP2?/? Mice and Preserved Synaptic Transmission by Genipin

　　

脑缺血再灌注损伤是卒中后不良预后的关键决定因素。线粒体解偶联蛋白2（UCP2）与脑缺血再灌注损伤及缺血性卒中的预后有关，尽管其作用仍存在争议。在C57BL/6J和B6.129S4-Ucp2^tm1Lowl/J（UCP2^?/?）小鼠中，研究人员分析了认知功能和寿命。在诱导1小时的大脑中动脉闭塞（MCAO）模型中，于24小时后测定梗死体积、神经功能缺损和基因表达模式。使用UCP2抑制剂京尼平（genipin）在氧糖剥夺（OGD）模型中研究海马区的突触传递。与对照组相比，UCP2^?/?小鼠表现出寿命缩短和认知受损。然而，在6月龄的UCP2^?/?小鼠中，梗死体积减小，主要由于核心区更小，但在18月龄动物中未见此现象。在两个品系中，缺血诱导了抗氧化防御基因（包括过氧化氢酶和SOD1）的上调。在离体OGD模型中，突触传递受到抑制，但京尼平预处理可防止组织受到这种损伤。研究人员的发现表明，UCP2缺失具有减少梗死的作用，尤其是在年轻成年小鼠中，并且从机制上讲，京尼平在海马切片中具有神经保护作用。

脑缺血再灌注损伤是卒中后不良预后的关键因素，而氧化应激（主要源于活性氧（ROS））在其中起核心作用。线粒体解偶联蛋白2（UCP2）作为线粒体内膜上的质子载体，可调节ROS水平，但其在缺血性卒中中的作用存在争议。既往研究多局限于年轻小鼠，且结论不一致：部分研究显示UCP2敲除加剧损伤，而另一些则提示保护作用。此外，UCP2抑制剂京尼平（genipin）的神经保护机制尚不明确，尤其缺乏对突触传递功能的直接评估。因此，研究人员将研究扩展至老年小鼠，以模拟临床高发的老年卒中群体，并利用离体模型探讨京尼平对突触传递的影响。该研究发表在《Cells》期刊上。

研究人员选取C57BL/6J（BL6）和B6.129S4-Ucp2^tm1Lowl/J（UCP2^?/?）小鼠，首先进行寿命分析和Morris水迷宫认知测试。随后采用短暂性大脑中动脉闭塞（tMCAO）模型（闭塞60分钟，再灌注24小时），通过TTC染色测定梗死体积，Longa评分评估神经功能，实时定量PCR检测抗氧化基因表达。在离体实验中，利用BL6小鼠海马脑片进行氧糖剥夺（OGD）模型，结合场兴奋性突触后电位（fEPSP）记录，研究京尼平（50 μmol/L）预处理对突触传递的影响。样本来源：BL6和UCP2^?/?小鼠购自Jackson实验室（美国缅因州巴港），所有动物实验经德国梅克伦堡-前波美拉尼亚州农业、食品安全与渔业局及吕贝克动物护理与使用委员会批准。

**3.1 UCP2^?/?小鼠的生存率降低及认知功能受损**
通过寿命分析（n=60/品系）发现，UCP2^?/?小鼠中位生存期显著短于BL6小鼠（log-rank检验，p<0.001），且雌雄个体均受影响。在Morris水迷宫训练中，UCP2^?/?小鼠（n=20）到达隐藏平台所需的游泳距离更长（p<0.001）和潜伏期延长（p=0.002）；在撤除平台后的探测试验中，UCP2^?/?小鼠在目标象限停留时间更短（p=0.022），在相反象限停留时间更长（p=0.033），且穿越目标象限次数更少（p=0.011），表明空间学习记忆能力受损。

**3.2 UCP2敲除对缺血性梗死体积及氧化应激反应的影响**
在6月龄小鼠中，tMCAO后24小时，UCP2^?/?小鼠（n=20）的总梗死体积较BL6显著减小（p=0.003），主要由于核心区缩小（p<0.001），而半暗带无差异（p=0.525），性别不影响梗死体积。神经功能Longa评分在1小时和24小时均无显著差异。基因表达分析显示，在缺血同侧半球，两个品系的过氧化氢酶（Cat）和谷胱甘肽过氧化物酶1（Gpx1）均上调，而UCP2^?/?小鼠的Sod1（超氧化物歧化酶1）表达显著高于BL6（p=0.001），且UCP2在BL6同侧半球显著上调（p<0.001）。在18月龄小鼠中，虽UCP2^?/?的梗死体积数值略小，但未达统计学显著性（总梗死体积p=0.117，核心区p=0.124），神经评分也无差异。双因素方差分析表明，品系对总梗死体积有显著影响（p=0.001），而年龄因素不显著（p=0.152）。

**3.3 UCP2抑制剂京尼平在离体缺血再灌注模型中保留突触传递**
在BL6海马脑片OGD模型中，OGD暴露（9分钟）导致输入-输出曲线显著下降，而京尼平预处理可阻止该下降（p≤0.001，与DMSO+OGD组相比）。配对脉冲比率在各组间无差异（p=0.337）。OGD后fEPSP振幅恢复率（与基线比值）在DMSO+OGD组显著降低（p<0.001），而京尼平+OGD组振幅与对照组（标准气体+DM SO或京尼平）无差异（p=1.0），表明京尼平有效保留了OGD后的突触功能。

**讨论与结论**
讨论部分总结：UCP2^?/?小鼠寿命缩短且认知功能下降，与既往报道一致，支持其作为加速衰老模型的可行性。6月龄UCP2^?/?小鼠tMCAO后梗死核心区缩小，可能源于轻度氧化应激预适应（线粒体毒物兴奋效应，mitohormesis），因为3月龄时UCP2^?/?海马ROS水平较高，而6月龄后差异消失。然而，18月龄时保护效应不显著，可能与老年个体生物学变异增大或UCP2缺失的长期有害效应占主导有关。与既往研究不一致的原因包括小鼠年龄、性别及模型差异（本试验使用雌雄小鼠，且年龄更大）。神经功能评分（Longa评分）未能检测到改善，提示需更敏感的评价方法。京尼平的神经保护作用主要表现为保留海马突触传递，其机制可能不限于UCP2抑制，还包括抗氧化及调控STAT3等通路，但UCP2阻断是主要机制。局限性包括未直接测量ROS水平，且离体电生理评估仅为急性实验，缺乏长期体内数据。结论：6月龄UCP2^?/?小鼠对缺血损伤更具抵抗性，表现为tMCAO后核心梗死区缩小，但该保护效应在老年组中不具一致性。京尼平可恢复离体OGD后的突触功能，提示其可能通过维持神经元网络完整性发挥神经保护作用。这些发现的转化相关性，尤其是体内和老年群体中的效应，仍有待进一步验证。