研究发现创伤性脑损伤会干扰免疫系统细胞在脑细胞中的回收过程

美国每年约有 1 万人因跌倒、车祸或运动损伤而遭受创伤性脑损伤，这可能导致直接和长期残疾。

马里兰大学医学院(UMSOM)的研究人员希望更好地了解受伤期间大脑中发生的事情，因此他们在小鼠中进行了一项研究，以确定小鼠中不同类型的脑细胞对严重创伤的反应。在一月出版的《自噬》杂志上发表的一项新研究中，他们发现，在创伤性脑损伤后，大脑免疫系统细胞的内部回收功能急剧减慢，使废物堆积并干扰损伤恢复。

研究人员还发现，用药物治疗创伤性脑损伤的小鼠以促进细胞循环，提高了小鼠从损伤中恢复并解决水迷宫的能力，水迷宫是小鼠记忆功能的衡量标准。

“已经提出了许多药物和潜在的解决方案来治疗创伤性脑损伤，但没有一种在实践中起作用，”首席研究员Marta Lipinski博士说，他是UMSOM麻醉学和解剖学与神经生物学副教授，也是马里兰大学医学中心(UMMC)休克，创伤和麻醉学研究(STAR)中心的成员。“正如我们在动物研究中看到的那样，为患者设计促进这种细胞循环的药物可能会逆转或防止创伤性脑损伤的损害。我们正在继续更多地了解创伤中的分子和细胞生物学机制，因此我们可以使用更具指导性的方法来开发解决方案。

身体的细胞定期回收自己磨损或受损的部件，这些部件在称为自噬的过程中通过正常的磨损、感染或损伤而累积。大脑中的大多数细胞都使用这个过程来清理自己的废物并以较小的规模回收。在之前的一项研究中，Lipinski博士的小组表明，创伤性脑损伤降低了神经元(发送电脉冲的细胞)回收自身受损部分的能力，从而导致这些神经元死亡。然而，大脑中的一些细胞可以执行更大的回收壮举，例如大脑中称为小胶质细胞的常驻免疫细胞，它可以吞噬、消化和回收组织中的整个受损或死亡细胞。

创伤性脑损伤后，白细胞 - 通常被血脑屏障排除 - 也可以进入大脑并与小胶质细胞一起工作，吃掉和去除受损细胞。在这项新研究中，Lipinski博士的团队专注于创伤性脑损伤后大脑中的免疫细胞 - 小胶质细胞和白细胞，发现与神经元一样，它们的回收功能也受到抑制。

“Lipinski博士发现神经元和免疫细胞中的回收功能抑制，表明神经科学家充分了解创伤性脑损伤所涉及的复杂系统是多么重要，”马里兰大学医学事务副校长Dean Mark Gladwin博士说，巴尔的摩，以及UMSOM的John Z.和Akiko K. Bowers杰出教授。“开发用于创伤性脑损伤治疗的有效药物需要更深入地了解这些细胞间的相互作用以及每种细胞类型对大脑生态系统的影响。

为了证明回收过程对创伤性脑损伤和恢复的全面影响，Lipinski博士和她的团队阻断了在脑损伤小鼠大脑中执行免疫细胞回收功能所需的一种基本蛋白质。这些小鼠的细胞回收过程受到更大的抑制，导致大脑中更多的炎症。根据它们解决水迷宫的能力来衡量，它们的表现甚至比只有脑损伤的小鼠还要差。这些发现表明，大脑中免疫细胞的循环功能对于脑外伤后的恢复至关重要。相反，增强它可能会减轻创伤的影响。

为了测试这一点，研究人员使用了一种药物雷帕霉素(通常用作癌症药物或防止器官排斥)，以促进创伤性脑损伤小鼠大脑中的细胞循环。研究人员发现，通过治疗，小鼠大脑中的炎症水平较低，这些小鼠在水迷宫中导航方面做得更好。

“我们在研究中使用的药物阻断了一组对身体细胞再生很重要的蛋白质，因此它不能长时间使用，”Lipinski博士说。“我们需要继续这一研究，以确定自噬如何防止神经损伤的确切机制，以便找到更有针对性的药物来增加这一过程，而不会靶向大脑再生所需的重要蛋白质。