성상교세포

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12799(2023) 이 기사 인용

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우리는 이전에 영구 중대뇌동맥 폐색(pMCAo)의 성인 쥐 모델에서 허혈성 부위의 감각 자극을 통해 임박한 대뇌 피질 허혈성 뇌졸중으로부터 보호할 수 있음을 입증했습니다. 우리는 이러한 보호에 필요한 주요 기반 메커니즘이 MCA 허혈 영역의 재관류를 초래하는 대뇌 동맥 간의 담보 시스템이라는 것을 추가로 입증했습니다. 그러나 이러한 부수적 흐름은 약하기 때문에 보호에 필요하지만 충분하지 않을 수 있으므로 감각 기반 보호에 기여하는 다른 보완 메커니즘을 찾았습니다. 우리는 성상교세포-뉴런 젖산염 셔틀(ANLS) 활성화가 보호 과정에서 부수적인 흐름을 보완하는 또 다른 잠재적인 뒷받침 메커니즘이 될 수 있다는 가설을 세웠습니다. 기능적 영상, 약리학적 치료 및 사후 조직학을 사용하여 우리의 가설을 뒷받침하면서 우리는 ANLS가 피질의 감각 자극 기반 보호에 중추적인 역할을 하여 보호 과정을 뒷받침하는 다른 지원 메커니즘 역할을 한다는 것을 보여주었습니다.

허혈성 뇌졸중 쥐 모델에서 영구 중대뇌동맥 폐색(pMCAo)을 사용하여(그림 1), 우리는 허혈성 뇌졸중 발병 후 2시간 이내에 감각 자극을 전달하여 임박한 허혈성 뇌졸중으로부터 보호하는 것을 입증했습니다1,2,3, 4,5,6,7,8. 이 쥐 모델에서 감각 기반 신경 보호를 뒷받침하는 메커니즘은 무엇입니까? 우리는 그러한 보호를 위해 필요한 구성 요소가 허혈성 부위의 재관류를 초래하는 다른 피질 동맥으로부터 폐쇄된 MCA로 역행성 혈류를 제공하는 연막 측부 시스템(연수막 문합)이라는 것을 입증했습니다1. 대뇌 피질의 혈류와 흐름을 직접 정량화할 수 있는 DOCT(도플러 광학 일관성 단층 촬영)를 적용하면 pMCAo에 따른 감각 자극이 실제로 역행성 측부 혈류와 영구적으로 폐쇄된 MCA9로의 흐름을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 그러나 이러한 향상에도 불구하고 측부 혈류 및 흐름은 pMCAo9 이후 보호를 위한 초기 임계 시간 동안 매우 낮은 수준으로 유지되었습니다. 이러한 발견은 허혈성 피질 조직의 신경 보호를 위해 측부 흐름이 필요하지만 충분하지 않을 수 있음을 시사합니다. 따라서 우리는 감각 기반 신경 보호에도 참여할 수 있는 또 다른 보완 메커니즘을 검색했습니다.

(중대뇌동맥) MCA, 배럴 필드 및 경색의 위치. (A)는 이전 연구1에서 가져온 이미지인 MCA 폐색 위치(녹색 경계 원)와 배럴 피질(노란색, C2 수염 배럴)을 보여줍니다. (B) 녹색 타원은 MCA 폐색에 사용되는 검은색 실을 보여주고 노란색 원은 C2 수염 반응의 대략적인 위치를 보여줍니다. (C) 상단: 감각 자극이 없는 영구 중대뇌동맥 폐색(pMCAo) 쥐의 흰색 경색 영역(화살표로 표시)의 TTC 슬라이스; 하단: 즉각적인(+ 0시간) 자극(pMCAo 직후에 전달된 2시간 길이의 C2 수염 자극)을 사용한 pMCAo 쥐의 보호된 영역(흰색 영역 없음, 화살표로 가리킴)의 TTC 슬라이스, 이전 연구에서 가져온 이미지5 .

뇌 에너지 관리는 에너지 생산, 전달 및 활용10,11,12,13에 관여하는 신경교세포 혈관계(NGV)의 협력적이고 역동적인 상호작용을 기반으로 합니다. 최근 몇 년 동안 활성화된 뉴런의 '요청 시' 에너지 요구에 대한 소스로서 젖산을 제공하고 일부 뉴런에 대한 우선적인 에너지 소스인 성상교세포-뉴런 젖산 셔틀(ANLS)의 중요성을 뒷받침하는 증거가 늘어나고 있습니다10,11,14,15 ,16,17,18,19,20,21. 건강한 동물 모델에서 발생하는 ANLS에는 두 가지 형태가 있으며, 이로 인해 성상교세포에서 젖산염이 방출됩니다15. 하나는 성상교세포 글리코겐분해에 기초하고, 다른 하나는 호기성 해당작용을 통해 신진대사를 활성화하는 성상교세포의 포도당 흡수에 기초하며, 둘 다 젖산염 생산을 초래합니다21,22. 최근 연구에 따르면 건강한 동물의 뉴런에 대한 에너지 공급은 뉴런 활동 수준에 크게 좌우된다는 사실이 밝혀졌습니다15. 신경 활동 수준이 낮을 때 뉴런은 혈액에서 포도당을 직접 흡수하는 반면, 수준이 높거나 신경 활동이 강하면 뉴런은 포도당을 젖산으로 사용하게 됩니다. pMCAo에 따른 감각 기반 보호는 허혈성 영역에서 유발된 뉴런의 활성화에 의존하기 때문에 우리는 유사한 뉴런 활동 의존 메커니즘이 허혈성 피질에 관여한다는 가설을 세웠습니다. 따라서 ANLS는 감각 유발 신경 자극에 반응하여 활성화되어 허혈성 영역의 신경 보호를 도울 수 있습니다. 이 가설을 해결하기 위해 pMCAo에 이어 우리는 감각 자극 동안 허혈 영역 내에 위치한 피질 뉴런의 젖산염 수송체를 차단하는 약리학적 조작을 사용했습니다. 우리의 결과는 젖산 셔틀이 허혈성 뇌졸중 쥐 모델에서 감각 기반 신경 보호를 위한 필수 보완적 기반 메커니즘이라는 가설을 뒷받침하고 신경 보호에서 감각 활성화 성상교세포의 중요성을 강조합니다. 이러한 연구 결과는 감각 자극이 자발 국소 필드 전위(LFP)23,24의 경색 예측 광범위한 피질 동시성의 pMCAo 이후 축적을 최소화하는 방법을 보여주는 이전 연구 결과와 함께 감각 자극을 통해 임박한 허혈성 뇌졸중으로부터 보호하는 방법을 보여줍니다. 담보 시스템부터 ANLS 및 신경 활동까지 NGV의 모든 구성 요소를 포함하는 다차원적입니다.