中风,又称脑卒中,发病率、致残率和死亡率三高,在全球范围内都是成人致死和致残的主要原因之一。中风患者中,有超过75%为缺血性中风,其病理机制复杂,涉及血管阻塞的脑部供血不足,尽管静脉溶栓和动脉血栓切除是常用的治疗方法,但95%的中风患者由于时间的限制和禁忌症无法接受这类治疗。因此,寻找潜在的新药干预靶点对于减少中风相关脑损伤的治疗至关重要。
近年来,一种广泛用于情感障碍治疗的药物氯化锂(LiCl)引起了研究者的关注,其在动物模型中对多种神经退行性疾病具有神经保护作用,可减少脑梗死体积和神经缺陷。然而,LiCl如何在脑缺血后促进神经恢复,以及作用机制,目前仍然不清楚。
来自贵州医科大学的朱俊德教授团队,构建大鼠中动脉闭塞(the middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型模拟人类缺血性中风,探讨LiCl是否通过激活Wnt信号通路(同神经元的分化、发展和迁移密切相关)来促进神经功能恢复。这项研究不仅有望为缺血性中风提供新的治疗策略,也可能为LiCl在神经保护中的作用机制提供新的理解视角。研究成果以“Lithium chloride promotes neural functional recovery after local cerebral ischaemia injury in rats through Wnt signalling pathway activation”为题,发表在《Folia Morphologica》上。
为了阐明LiCl神经保护作用的分子机制,在大鼠脑缺血后的海马组织中,评估了与凋亡相关的两种蛋白(Bcl-2抗凋亡蛋白)、Bax促凋亡蛋白)的表达水平。MCAO共分为五组,S组为模拟处理的对照组;M组中动脉闭塞组模拟人类缺血性中风;M+L组为中动脉闭塞后皮下注射LiCl,评估LiCl对缺血性脑损伤的潜在神经保护作用;M+D组为中动脉闭塞手术前,侧脑室注射了Wnt信号通路的抑制剂DKK1,探究Wnt信号通路在脑缺血损伤中的作用;M+L+D组为中动脉闭塞手术前注射了DKK1,手术后皮下注射LiCl,评估DKK1对LiCl神经保护效果的可能影响。Western blot结果(图1)显示,M组Bcl-2表达明显低于S组,LiCl给药后显著抑制了这种表达水平的降低。此外,与S组相比,M组的Bax表达显著增加,LiCl可显著预防这种情况。然而,Wnt信号通路抑制剂DKK1仅逆转了对Bcl-2表达的影响。
图1 大鼠脑缺血后海马组织中与凋亡相关的两种蛋白:抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax的表达水平,左图是蛋白条带图,右图是对应的光强度分析结果。
随后,该团队使用免疫荧光染色、q-PCR和Western blot分别研究了LiCl 对Wnt信号通路的激活作用,评估了LiCl对Wnt信号通路中关键蛋白Wnt-3a、Dvl-1、GSK-3β、β-catenin、Axin-2的影响。与其他方法一致,Western blot的分析结果(图2)进一步证实了LiCl通过Wnt信号通路发挥神经保护作用,LiCl增加了GSK-3β和β-catenin的蛋白表达,而DKK1则逆转了这些变化。这些结果表明,LiCl通过激活Wnt信号通路,促进了大鼠脑缺血诱导损伤后的神经功能恢复,DKK1作为Wnt信号通路抑制剂,在调节LiCl神经保护效果中发挥作用。Wnt信号通路的激活可能有助于提高神经保护过程和神经发生,从而促进功能恢复。
图2 Wnt信号通路中关键蛋白GSK-3β、β-catenin的表达水平,左图为蛋白条带图,右图为对应的光强度分析结果
本研究提供了LiCl作为神经保护剂的有力证据,并强调了其通过Wnt信号通路发挥作用的重要性,为未来的研究和临床应用奠定了基础。
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