慢性高血压与社交隔离以性别依赖性方式破坏血脑屏障和记忆功能

《Neurobiology of Disease》：Chronic hypertension and social isolation disrupt the blood-brain barrier and memory in a sex-dependent manner

　　

摘要

中年期慢性高血压是血管性认知障碍（VCI）的主要病因，后者是年龄相关认知衰退的第二大原因。此外，社交隔离是痴呆的另一危险因素，对中年成人的影响尤为显著。然而，社交隔离在慢性高血压背景下加重脑血管损伤并促成VCI的机制仍不明确。本研究使用雄性和雌性成年Wistar大鼠及自发性高血压大鼠（SHR），探讨慢性高血压期间社交隔离如何破坏血脑屏障（BBB）和记忆功能。半数SHR单独饲养三个月，其余SHR和Wistar大鼠群居饲养并接受常规处理（n=8/组）。在六个月龄时，分别采用物体识别任务和连续Y迷宫任务评估长期记忆和空间工作记忆。在体测量背侧海马和前额叶皮层的BBB通透性，并评估血清炎症标志物。长期记忆功能仅在隔离雄性SHR中受损，其识别指数低于群居雄性Wistar和SHR（0.59±0.02 vs. 0.70±0.02和0.77±0.03；双因素方差分析p<0.05），这与海马BBB通透性增加相关。相比之下，空间工作记忆仅在隔离雌性SHR中受损，其交替指数低于群居雌性Wistar大鼠（0.59±0.04 vs. 0.74±0.02；双因素方差分析p<0.05）。这种性别特异性缺陷与前额叶皮层更严重的BBB破坏相关，且与循环氧化应激标志物8-异前列腺素水平升高相关。这些发现表明，慢性高血压期间的社交隔离以性别依赖性方式差异性损害记忆功能。总体而言，本研究推进了对成年期社交隔离的脑血管后果的理解，并提示慢性高血压期间脑区/记忆领域功能障碍存在性别差异。

慢性高血压与社交隔离对血脑屏障和记忆功能的性别依赖性破坏：研究解读

**一、研究背景与科学问题**

痴呆发病率随人口老龄化急剧上升，65岁以上人群中约十分之一受其影响。血管性认知障碍（vascular cognitive impairment, VCI）是仅次于阿尔茨海默病的第二大痴呆病因，其最严重形式为血管性痴呆。临床诊断的阿尔茨海默病患者中，高达80%同时存在脑血管病理改变，即混合性痴呆，这些病理过程协同作用加速认知衰退。VCI目前尚无特效治疗，预防策略主要集中于控制可修饰危险因素。慢性高血压是脑血管疾病的首要病因，使VCI风险增加高达60%，尤其当高血压发生于中年期且未得到控制时。慢性高血压可不依赖卒中直接损伤脑循环，加速认知衰退，其中海马和前额叶皮层作为记忆关键脑区对高血压诱导的脑血管功能障碍尤为敏感。

血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）是循环系统与脑微环境之间的复杂界面，脑内皮细胞通过高电阻紧密连接和缺乏窗孔结构限制旁细胞和跨细胞通透性。BBB破坏可引发神经炎症、神经元功能障碍和认知损害，且被认为是人类认知功能障碍的早期生物标志物。海马BBB已被报道比其他脑区更易受损，男性BBB通透性普遍高于女性，这可能与雌激素的保护作用有关。

社交隔离是痴呆的另一重要危险因素，影响约半数成年人， COVID-19大流行加剧了成人孤独和社交隔离的流行，对中年成人影响尤为突出。社交隔离与认知衰退及痴呆风险增加约50%相关，部分通过心血管疾病和脑血管功能障碍发展介导。慢性社交隔离与全身炎症及循环促炎因子升高相关，这些因子可损伤BBB。尽管早期生活社交隔离对神经认知的影响已有大量研究，但成年期社交隔离的影响，尤其是在高血压等合并症背景下，仍知之甚少。

基于上述背景，研究人员提出以下科学问题：社交隔离是否在慢性高血压基础上叠加损伤脑血管并促成VCI？性别、脑区和记忆领域是否存在不同的易感性？本研究旨在探讨慢性高血压和社交隔离对雄性和雌性成年自发性高血压大鼠（spontaneously hypertensive rats, SHR）长期记忆和空间工作记忆的影响，并通过在体测量背侧海马和前额叶皮层BBB通透性，结合循环炎症和氧化应激标志物检测，揭示潜在机制。

**二、研究设计与关键技术方法**

研究人员使用3月龄雄性和雌性Wistar大鼠和SHR（购自Charles River），其中半数SHR单独饲养三个月（不处理），其余SHR和Wistar大鼠群居饲养并常规处理（每组n=8）。在六个月龄时进行行为学评估和在体BBB通透性测量。主要技术方法包括：1）新物体识别（novel object recognition, NOR）任务评估海马依赖性长期记忆，计算识别指数；2）连续Y迷宫任务评估前额叶皮层依赖性空间工作记忆，计算交替指数；3）在体BBB通透性测量：经尾静脉注射不同分子量荧光示踪剂（0.3 kDa荧光素钠、3 kDa Texas red葡聚糖和10 kDa cascade blue葡聚糖），循环5分钟后经心脏灌注PBS清除血管内示踪剂，取背侧海马和前额叶皮层组织，定量荧光强度；4）阴道细胞学检查评估雌鼠发情周期阶段；5）酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清可溶性细胞间黏附分子1（intercellular adhesion molecule 1, ICAM-1）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor alpha, TNFα）和8-异前列腺素水平。

**三、主要研究结果**

**1. 社交隔离在慢性高血压期间选择性损害记忆功能，呈性别和记忆领域依赖性**

实验结果显示，社交隔离的雄性SHR长期记忆功能受损，识别指数低于群居雄性Wistar和SHR（0.59±0.02 vs. 0.70±0.02和0.77±0.03；p<0.05），而慢性高血压单独作用不影响雄性或雌性大鼠的长期记忆。相比之下，空间工作记忆仅在隔离雌性SHR中受损，交替指数低于群居雌性Wistar大鼠（0.59±0.04 vs. 0.74±0.02；p<0.05），雄性各组间无差异。这表明社交隔离在慢性高血压背景下以性别依赖性方式损害不同记忆领域：雄性表现为海马依赖性长期记忆受损，雌性表现为前额叶依赖性空间工作记忆受损。

**2. 慢性高血压和社交隔离差异性增加背侧海马BBB通透性**

在背侧海马，社交隔离使雄性SHR对NaFl和3 kDa Texas red的BBB通透性显著增加（p<0.01和p<0.05），而慢性高血压单独作用无此效应。雌性SHR的NaFl通透性高于雄性SHR（p<0.01），且慢性高血压即增加雌性对两种示踪剂的通透性，社交隔离无额外效应。这表明背侧海马BBB破坏模式存在性别差异：雄性需要高血压和社交隔离共同作用，而雌性仅高血压即可导致BBB破坏。

**3. 慢性高血压增加前额叶皮层BBB通透性，雌性受影响更显著**

在前额叶皮层，慢性高血压增加了两性对NaFl的通透性，社交隔离无额外效应。雌性大鼠整体通透性高于雄性。对3 kDa Texas red，慢性高血压增加雌性通透性但雄性无变化。脑区间比较显示，雌性前额叶皮层NaFl通透性高于背侧海马（p<0.01），提示雌性前额叶皮层BBB对高血压诱导的破坏更为脆弱。

**4. 循环氧化应激和炎症标志物与BBB通透性的相关性**

慢性高血压增加了两性SHR血清8-异前列腺素水平，雌性SHR水平高于雄性SHR（p<0.05）。8-异前列腺素水平与背侧海马和前额叶皮层中两种示踪剂通透性显著相关，按性别分层后，相关性仅在雌性中显著。ICAM-1水平方面，隔离雄性SHR高于正常对照（p<0.05），慢性高血压单独即增加雌性水平。ICAM-1与背侧海马而非前额叶皮层BBB通透性相关。TNFα在各组间无差异，且与任何脑区或示踪剂通透性均无相关性。

**四、讨论与结论**

本研究首次探讨慢性高血压和社交隔离两种主要痴呆危险因素的组合效应，揭示社交隔离在慢性高血压期间以性别和记忆领域依赖性方式选择性损害记忆功能，并与区域特异性BBB破坏相关。研究发现慢性高血压是雌性BBB损伤的主要驱动因素，与炎症和氧化应激标志物相关；而雄性则需要高血压和社交隔离共同作用才能破坏BBB，循环损伤因子作用较小。这些发现推进了对高血压和社交隔离对脑血管性别特异性影响的理解，既强调血压控制和维持社交联系对抗VCI的重要性，也提示干预措施的疗效可能取决于性别。

研究结论指出，氧化和炎症介质与BBB破坏的相关性在雌性中强于雄性，提示抗氧化和抗炎药物在高血压女性中具有更高的治疗潜力。相比之下，社交化在保护高血压男性BBB完整性方面更为有效。总体而言，女性可能更受益于针对炎症/氧化应激的药理学干预以预防VCI，而心理社会干预可能在降低男性和痴呆风险方面更有效。本研究为理解成年期社交隔离的脑血管后果提供了重要见解，并表明慢性高血压期间脑区/记忆领域功能障碍存在性别差异，为未来开发性别特异性预防和治疗策略奠定基础。