雙光子成像追蹤血管退化，揭示腦疾病干預新靶點_abio生物試劑品牌網
這項研究由北京腦科學與類腦研究所戈鵡平團隊完成，核心成員包括高曉飛博士、陳行軍博士和博士研究生葉夢。成果以《Reduction of neuronal activity mediated by blood-vessel regression in the adult brAIn》為題，于2025年7月發表在國際頂級期刊《自然?通訊》（Nature Communications）上。研究整合了遺傳學、光學成像和跨物種驗證等多學科技術，為腦血管可塑性研究開辟了新方向。
重要發現
01血管退化的動態過程與成像技術突破
研究團隊利用縱向活體成像技術對轉基因小鼠腦皮質進行長達6個月的追蹤。通過靜脈注射FITC-葡聚糖標記血流，結合雙光子顯微鏡實時觀測，發現約0.34%/周的微血管會發生永久性功能喪失。
血流阻塞后，血管退化分為三個階段：
血流中斷：約75%的阻塞血管在1周內恢復血流，其余則永久閉塞。
細胞級聯反應：內皮細胞率先退縮（CD31標記），周細胞（NG2DsRed標記）隨后遷移或凋亡，最終膠質終足（GFAP-GFP標記）脫離。
通過層粘連蛋白（laminin）和膠原蛋白IV（collagenIV）染色，在鼠、猴、人腦組織中均鑒定出三類退化血管：
T1型（70-80%）：無胞體的線狀結構。
T2/T3型：含周細胞胞體。
高分辨率全腦掃描顯示退化血管廣泛分布于海馬（密度最高）、皮質、丘腦等區域，且長度隨物種增大（鼠22.4μmvs人39.4μm）。
03 血管退化如何抑制神經元活動為量化血管退化對神經元的影響，團隊構建血管內皮細胞特異性Tak1基因敲除小鼠（Cdh5-CreER::Tak1），誘導血管加速退化。通過 雙光子鈣成像 觀測清醒小鼠皮質神經元：
Tak1敲除后神經元活動頻率下降49%（2.83→1.43次/分鐘）。
線粒體電鏡顯示突觸內嵴結構紊亂，代謝組學檢測到TCA循環關鍵分子（丙酮酸、α-酮戊二酸）及谷氨酸顯著減少。
創新與亮點
01技術突破：長時程活體成像揭示未知動態
首次實現成年大腦血管數月級追蹤：結合轉基因標記（Cdh5-CreER::Ai6::NG2DsRedBAC）和雙光子顯微鏡，突破傳統靜態觀察局限，捕捉血管退化全流程。
跨尺度成像整合：從微米級細胞事件（如周細胞遷移）到全腦血管分布（組織透明化技術），構建首張退化血管三維圖譜。
02 機制革新：挑戰“鬼血管”傳統認知修正退化血管成分理論 ：證實90%退化結構保留周細胞，推翻“僅存基底膜”的經典觀點。
建立神經血管單元解體時序 ：血流阻塞→內皮細胞消失→周細胞遷移/死亡→膠質終足脫離，為干預提供靶點。
03 臨床價值：鏈接血管退化與腦疾病
揭示衰老相關認知下降新機制 ：血管退化增加神經元-毛細血管距離，導致能量危機（線粒體功能障礙）及谷氨酸能突觸抑制。
提出阿爾茨海默癥潛在干預路徑：退化血管密度隨年齡增長，靶向延緩退化或可維持神經元功能。
總結與展望
本研究通過創新成像技術首次揭示成年大腦血管自發退化的動態規律及其對神經元活動的抑制作用，確立了神經血管單元中"血管退化-代謝障礙-神經元抑制"的因果鏈條。
未來工作需進一步探索：
血管退化是否直接驅動神經退行性疾病；
如何通過調控VEGF等分子延緩退化進程；
開發無創人腦血管動態監測技術。
該成果為理解腦衰老、阿爾茨海默癥等疾病的血管機制開辟了新視角，也為神經血管保護策略提供了科學依據。
論文信息聲明：本文僅用作學術目的。
Gao X, Chen XJ, Ye M, Li JL, Lu N, Yao D, Ci B, Chen F, Zheng L, Yi Y, Zhang S, Bi Z, Gao X, Yue Y, Li T, Lin J, Shi YC, Shi K, Propson NE, Huang Y, Poinsatte K, Zhang Z, Bosco DB, Yang SB, Adams RH, Lindner V, Huang F, Wu LJ, Zheng H, Hippenmeyer S, Stowe AM, Peng B, Margeta M, Guo Q, Wang X, Liu Q, K?rbelin J, Trepel M, Lu H, Cai G, Zhou BO, Shen B, Lu YM, Sun W, Jia JM, Han F, Zhao H, Bachoo RM, Ge WP. Reduction of neuronal activity mediated by blood-vessel regression in the adult brain. Nat Commun. 2025 Jul 1;16(1):5840.
DOI:10.1038/s41467-025-60308-0.
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