轻度皮质下卒中诱导广泛的慢性反应性星形胶质增生，该过程基本不受小胶质细胞与年龄影响

《ASN Neuro》：Mild Subcortical Stroke Induces Widespread Chronic Reactive Astrogliosis That Is Largely Unaffected by Microglia and Age

　　

缺血性卒中可诱发大量病理生理改变，包括神经炎症与慢性脑血管功能障碍。在人类中，即便微小、无症状的卒中亦可触发上述病理过程，并可扩散至梗死灶远隔脑区且长期持续，最终恶化预后并增加血管性痴呆与阿尔茨海默病风险。该病理成因未明，但反应性星形胶质细胞与小胶质细胞可能是重要贡献者。研究人员描述了一种优化的短时程大脑中动脉闭塞模型，可产生临床相关的、主要局限于皮质下区域的小梗死，类似于人类多数无症状卒中，命名为轻度皮质下梗死(mild subcortical infarct, MSCI)。随后研究人员描绘了MSCI后亚急性期（1、3、7天）反应性星形胶质细胞与小胶质细胞的时空范围。观察发现，相较小梗死后的反应性小胶质细胞应答，反应性星形胶质增生发生更迅速、扩散更广泛。小胶质细胞耗竭致梗死体积增大，但未阻止反应性星形胶质细胞出现。暴露于MSCI的衰老小鼠表现出与年轻小鼠相当强烈的反应性星形胶质细胞与小胶质细胞应答。最后，反应性星形胶质细胞在MSCI后持续存在至少9个月。研究人员提出，该轻度缺血模型对于考察皮质下卒中的慢性效应具有价值，尤其适用于探究原发损伤远隔区域反应性星形胶质增生的功能影响。

研究背景与立项依据：缺血性卒中是老年人群致残主因及痴呆最强危险因素之一。既往研究多聚焦急性期梗死机制，对亚急性（1–2周）及慢性期（数月到数年）远隔脑区的神经血管耦合下降、血管功能障碍与认知缺陷认识不足。人类中小而无症状的皮质下卒中（silent stroke）与远期血管性痴呆及阿尔茨海默病密切相关，但相关慢性病理的细胞胶质机制未明。星形胶质细胞（astrocyte，中枢神经系统中维持离子稳态、代谢支持及形成胶质瘢痕的胶质细胞）与小胶质细胞（microglia，中枢常驻免疫样胶质细胞）在缺血后可呈反应性增生，前者形成胶质瘢痕，后者清除碎片，但二者亦可释放促炎因子加重损伤。在LPS感染与创伤性脑损伤背景下，小胶质细胞信号可诱导特定亚型反应性星形胶质细胞，然而卒中后反应性星形胶质增生在多大程度上依赖小胶质细胞信号仍不清楚。常用60分钟大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion, MCAo)产生的大梗死在人间属恶性卒中，不适用于小鼠慢性存活研究。因此，研究人员建立30分钟MCAo诱导的轻度皮质下梗死(MSCI)模型，以贴近人类无症状皮质下卒中，并系统刻画亚急性期胶质反应时空特征、小胶质细胞依赖性与年龄影响，以及慢性持久性。本文发表于《ASN Neuro》。

主要技术方法概览：研究使用4–6月龄C57/B6小鼠（中老年组为20月龄雌性）作为被试，采用30分钟经颅插入线栓法MCAo构建MSCI模型，并以60分钟MCAo对照；部分队列经290 mg/kg CSF1R拮抗剂Pexidartinib(PLX3397)掺入饲料喂养3周以耗竭小胶质细胞。脑片进行GFAP（胶质纤维酸性蛋白，星形胶质细胞中间丝标记）、vimentin（波形蛋白，成熟灰质星形胶质细胞低表达、损伤后上调）及Iba1（离子钙结合适配分子1，小胶质细胞/巨噬细胞标记）免疫组化；图像经Zeiss Axioscan全脑扫描，利用Biodock深度学习平台分割计数细胞，以同鼠对侧半球信号归一化分析半球间比值；梗死体积由TTC染色冠状切片量化；随访时间点涵盖术后1、3、7天及9个月。

研究结果

3.1 优化适于慢性研究的轻度卒中模型：比对60分钟与30分钟MCAo，后者皮质梗死面积显著减小（30分钟约6.8%对60分钟约34%），纹状体梗死面积相近（约57.4%对59.0%），整体半球梗死更小（约11.2%对28%），激光多普勒证实闭塞期血流下降程度相仿。30分钟MCAo定义为MSCI，小鼠可存活≥9个月，适于慢性研究。

3.2 亚急性期MSCI后反应性星形胶质增生沿MCA流域广泛播散：GFAP与vimentin标记显示，术后1天MCA皮质与纹状体强度比升高，3–7天细胞密度显著增加；ACA皮质（未缺血）始终无变化。表明反应性星形胶质增生首日即启动，限于经历低灌注的MCA供血区，进行性扩展至亚急性期末。

3.3 MSCI后小胶质细胞反应局限于梗死邻近区：Iba1强度比在梗死核心直至7天方升，边界纹状体1天略降后回升；ACA与MCA皮质细胞数不变，纹状体（尤其梗死区）7天Iba1⁺细胞最多。小胶质反应在时空上远窄于星形胶质增生。

3.4 小胶质细胞限制梗死体积但并非卒中后星形胶质增生所必需：PLX3397耗竭小胶质细胞后，30分钟MSCI梗死体积扩大并侵及皮质，残余Iba1⁺细胞极少（约完整组12.7%）；但GFAP/vimentin在MCA皮质与纹状体的强度比及细胞密度仍显著升高，模式与对照组一致。说明小胶质细胞缺失不减损反应性星形胶质增生。

3.5 衰老动物MSCI诱导的胶质反应仍完好：20月龄雌鼠基线GFAP/Iba1⁺细胞多于年轻鼠；术后7天GFAP、vimentin强度比在MCA皮质/纹状体升高，细胞数增加；Iba1在梗死及边界纹状体增强。增龄提升基线胶质标记，但卒中应答幅度与时空格局与中老年鼠相似。

3.6 反应性星形胶质细胞在MSCI后持续至少9个月：6月龄诱导MSCI、15月龄取脑，GFAP强度比在纹状体仍高，MCA皮质与纹状体GFAP⁺细胞密度高于假手术对侧。证实单次轻度缺血后反应性星形胶质增生长期不完全消退。

讨论部分总结：研究人员指出MSCI模型以短暂缺血无梗死的MCA皮质模拟TIA样状态，适合远隔效应研究。亚急性星形胶质增生广布而小胶质反应局限，提示星形胶质增生可能由局部低灌注/缺氧/代谢应激直接驱动而非远距可扩散信号为主。小胶质耗竭下梗死变大但星形胶质增生保留，区别于LPS模型中小胶质依赖的A1亚型，提示缺血语境下存在小胶质非依赖亚群。衰老抬高基线但不削弱应答。9个月持久增生为远期神经血管功能障碍与痴呆提供胶质基质假设。局限性含C57/B6 Willis环变异、衰老队列仅雌鼠、未做单细胞分型。

结论翻译：本文描述适用于缺血性卒中慢性研究的MSCI模型。结果显示亚急性期（MSCI后≤7天）反应性星形胶质增生早于反应性小胶质细胞，且主要限于经历缺血的动脉供血区。研究人员确定卒中诱导的反应性星形胶质增生在很大程度上不依赖于小胶质细胞。研究表明衰老本身伴星形胶质与小胶质标记基线升高，但两细胞类型对卒中的应答在亚急性期保守。最后，研究人员显示反应性星形胶质增生在慢性卒中时间点持续至少9个月。上述发现提出若干关键问题：缺血性卒中后何种信号诱导星形胶质与小胶质反应及其分歧？轻度缺血诱导的反应性微胶与星形胶质群体异质性如何？反应性胶质增生何时及如何消退，损伤后是否存在永久状态改变？最重要者，亚急性与慢性广泛反应性胶质增生的功能后果及其对卒中后痴呆等神经退行过程的贡献为何？此应为未来研究焦点。