使用斑马鱼检查脑损伤的机制及其治疗

包括乌拉尔联邦大学 (UrFU) 的研究人员在内的一组科学家开发并成功测试了斑马鱼创伤性脑损伤 (TBI) 的新模型。使用该模型可以模拟 TBI 并确定有希望治疗神经创伤及其后果的分子靶点。这为斑马鱼新神经保护药物的临床前测试铺平了道路。一篇描述这些研究的文章发表在Pharmaceutics上。

啮齿动物和斑马鱼最常见的创伤性脑损伤实验模型，例如对头部的机械打击或用针刺穿大脑，都与脑组织的穿透性损伤有关。在新模型中，可以相对安全地研究鱼类。由于使用的各种斑马鱼的皮肤和头骨是透明的，科学家们直接且非侵入性地“启发”了大脑。他们的方法基于使用具有精确制导系统的独特激光系统照射鱼的大脑。它是专门为此目的而设计的。

“此外，在这项工作中，激光照射的定位、功率和持续时间都经过仔细调整和优化。我们的方法使得可以瞄准鱼的大脑，尽管它们体积很小。因此，排除了所有不必要的损伤。表面生物体的组织没有受到破坏性影响，没有一条鱼因辐射而死亡，”该研究的负责人艾伦卡卢夫说。

激光照射10分钟后，鱼恢复了意识。在最初的两天里，受辐射的斑马鱼移动的活跃度要低得多：更少、更慢、更短的距离，并且经常长时间冻结在原地。这表明鱼的正常行为受到严重干扰。他们的反应准确地再现了患有 TBI 的哺乳动物和人类的行为这一事实表明了所开发模型的可靠性。

同时，在分析了神经炎症、神经元损伤和恢复的几种分子生物标志物后，科学家们确信，与哺乳动物不同，斑马鱼最早能够在神经损伤后一周完全恢复大脑功能。因此，鱼对于识别和研究神经再生机制以及适当药物的临床前测试具有特别的意义。

“我们评估了几个潜在的分子靶点，以确定创伤性脑损伤的治疗机制及其后果。获得的结果表明，首先，在整个观察期间，斑马鱼大脑中的小胶质细胞被激活。这些是清除细胞碎片和其他有害因素并启动再生过程的中枢神经系统。显然，小胶质细胞的激活在机体对急性期原发性脑外伤的反应中起着重要作用。同时，长时间和过度小胶质细胞的激活会导致进一步的脑损伤。因此，小胶质细胞活性的调节可能是治疗 TBI 的一种有前途的方法，”Allan Kalueff 说。

其次，支持神经元繁殖、生存和发育的生物标志物脑源性神经营养因子(BDNF)引起了科学家们的关注。照射后立即显着降低，BDNF 表达在第 7 天从对照组跃升至鱼的水平。

“我们相信 BDNF 有助于在这种新的 TBI 模型中受损脑组织的存活和完全功能恢复。因此，这种蛋白质及其类似物可能在 TBI 中具有特殊的治疗潜力，”Allan Kalueff 说。

所进行的研究和获得的结果对于人们的治疗具有重要的实际意义。神经外伤每年影响全世界约 6000 万人，通常导致住院、永久性残疾和死亡。此类伤害的最常见原因是冲击、打击、跌倒、头部穿透伤，例如，由于运动、交通事故或袭击。同样重要的是，TBI 可以使人易患严重的神经退行性疾病，例如阿尔茨海默病和帕金森病。

同时，家庭 TBI 是最常见的神经外伤类型，需要在分子、细胞和行为水平上进行深入研究，并需要新的生产方法来治疗。

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