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并诱导海马长时程增强(long-term potentiation,LTP)和防止 降解,减轻血 - 脑脊液屏障超微结构的损伤 [26] 。
Aβ 低聚物抑制长时程增强,增强海马的突触可塑性 [17] 。 极低的囊泡胞吞率是维持血 - 脑脊液屏障完整性的另一
此外,丰富环境不仅能增加蛛网膜下腔出血大鼠额叶突 个重要的脑微血管内皮特性,其对于维持血 - 脑脊液屏障的
触可塑性相关 miRNA 水平,刺激内源性骨髓间充质干细胞 屏障功能至关重要,而周细胞调控的因子超家族结构域(major
/ 基质细胞分泌外泌体 miR-146a,抑制白介素 1 受体相关激 facilitator super family domain containing 2a,Mfsd2a)蛋白是维
酶(interleukin 1 receptor-associated kinases,IRAK1)、 核 因 持这种作用的关键。QU 等 [27] 研究血 - 脑脊液屏障功能的时
子 κB(NF-κB)和肿瘤坏死因子 α 在星形胶质细胞中表 空发育时发现,Mfsd2a 影响血 - 脑脊液屏障形成的整个过程,
达,减轻星形胶质细胞的炎性反应,预防糖尿病引发的认知 基因消融 Mfsd2a 会导致从胚胎期到成年期血 - 脑脊液屏障渗
障碍 [18-19] 。 漏,而不破坏紧密连接。CCH 造成 Mfsd2a 表达降低,囊泡数
1.3 丰富环境抑制氧化应激 氧化应激是神经退行性疾病和 量、增强囊泡胞吞率增加,进而升高血 - 脑脊液屏障通透性,
正常衰老过程的主要介质,参与了多种疾病的发展过程。长 加重神经功能损伤。目前,虽没有研究发现丰富环境是否会
期的 CCH 会导致线粒体功能障碍和氧化代谢紊乱,致使线粒 影响 Mfsd2a 的表达、改变囊泡的胞吞率以调节血 - 脑脊液屏
体不断产生活性氮(reactive nitrogen species,RNS)和活性氧 障的功能,但电镜检查结果显示丰富环境能减少脑缺血引起
(reactive oxygen species,ROS),而 ROS 的过多产生会导致 的毛细血管内皮小泡数量、降低周细胞覆盖率、减轻基底膜
大分子(包括 DNA、蛋白质和膜脂)累积、氧化、损伤,最 的累积厚度和星形细胞末梢的水肿,改善血 - 脑脊液屏障在
终造成神经元死亡 [20] 。因此,采取积极有效的干预方式抑制 毛细血管中的缺血性损伤 [28] 。
氧化应激和炎性反应能减轻神经功能的损伤。有研究显示, 1.5 丰富环境促进神经和血管重建 神经和血管重建是 CCH
丰富环境可以改善氧化应激和降低炎性反应,限制心血管危 后各种脑组织损伤重建的过程,主要包括血管生成和神经发
险因素,改善内皮稳态、情绪和认知 [21] 。 生。血管生成和神经发生是神经血管重建的生理学基础,在
核因子 E2 相关因子 2(nuclear factor E2-related factor 2, 损伤组织修复和各功能障碍的康复中发挥着至关重要的作用。
Nrf2)- 抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE) 1.5.1 血管生成 血管生成指从已有的血管形成新的微血管,
/NF-κB 信号通路是调控氧化应激和炎性反应的重要途径。 是修复损伤血管的主要方式,受多种促血管生成因子的调节。
研究发现,丰富环境可通过激活 Nrf2-ARE 信号通路,增加海 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)
马组织中 Nrf2mRNA、血红素加氧酶 -1 和醌氧化还原酶 -1 基 是最重要的血管生成因子,在促进内皮细胞有丝分裂、增
因的表达,降低丙二醛(MDA)的水平,提高超氧化物歧化 殖、迁移、分化、存活和毛细血管形成中发挥重要作用 [29] 。
酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)水平,减少 ROS 的产生,降 VEGF 通过影响血管内皮生长因子 1(Ang-1)和血管内皮生
低氧化应激反应带来的神经损害。同时,丰富环境也能激活 长因子 2(Ang-2)以调节血管生成 [30] 。Ang-1 是来源于周
NF-κB 的炎症信号通路,抑制 NOD 样受体蛋白 -3 炎性小体 细胞的旁分泌信号,在血管发育后期能促进其成熟和稳定;
活化,下调海马 CD68 和 NLRP3 炎性小体相关蛋白的表达, Ang-2是Ang-1的内源性拮抗剂,主要在血管内皮细胞中表达,
降低白介素(IL)-1β 和 IL-18 水平,缓解脂多糖小鼠的认 其过表达能增加血管生成过程中的不稳定性因素 [31] 。研究
知障碍 [22-23] 。 表明,丰富环境能增加 VEGF 和 Ang-1 的蛋白表达,并抑制
1.4 丰富环境保护血 - 脑脊液屏障 血 - 脑脊液屏障由大脑 Ang-2 的表达,而 Ang-1 表达的增加和 VEGF 的内源性刺激
微血管内皮细胞、星形胶质细胞足突、周细胞、内皮细胞间 的协同作用能缓解内皮功能障碍、上调内源性一氧化氮合酶、
紧密连接和基底膜组成,其能限制经血液传播的神经毒素进 促进祖细胞的增殖和分化、诱导内源性血管的生成 [32] 。磷脂
入大脑,且有助于消除内部产生的有害物质,从而避免神经 酰肌醇 3 激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)- 蛋白激
元损伤,并维持大脑微环境稳定,对维持中枢神经系统正常 酶 B(protein kinase B,Akt)信号通路是调节细胞增殖、迁移、
功能至关重要 [24] 。血 - 脑脊液屏障损伤是 CCH 诱导的认知 分化和葡萄糖代谢的重要信号通路,由一系列蛋白激酶和转
障碍的关键病理、生理因素 [25] 。因此,维持和加强血 - 脑脊 录因子组成,而糖原合成酶激酶 3(glycogen synthase kinase 3,
液屏障结构和功能的完整性被认为是改善 CCH 后认知功能的 GSK-3)和 β-catenin 是其重要的下游效应分子,其对血管神
一种有前景的策略。 经的有益作用已得到证实。研究发现,丰富环境能通过激活
紧密连接是维持血 - 脑脊液屏障完整性的重要脑微血 PI3K-Akt 通路诱导其下游效应蛋白 GSK-3α/β 在 Ser21/9 处
管 内 皮 特 性。CCH 后 紧 密 连 接 相 关 蛋 白 ZO-1、Claudin-5 磷酸化,导致 GSK-3 失活并减弱 β-catenin 磷酸化,促进内
和 occludin 的表达降低,而调节这些蛋白可以降低 CCH 诱 皮细胞迁移、毛细血管形成等修复缺血造成的血管损伤 [28] 。
导的血 - 脑脊液屏障通透性过高,进而改善认知障碍。研 1.5.2 神经发生 神经发生是从内源性神经干 / 祖细胞产生
究发现丰富环境可通过持续激活内皮细胞中 Wnt/β- 连环 新的功能性神经元的过程,这对于修复受损的脑组织至关重
蛋白信号通路,增加血 - 脑脊液屏障紧密连接相关蛋白 要。室管膜下区产生的神经母细胞向损伤部位定向迁移是修
ZO-1 和 Claudin-3 的表达,并抑制基质金属蛋白酶(matrix 复成年脑损伤的重要方式,其受各种引导因子的调控,如
metalloproteinase,MMP)的表达,降低其对紧密连接蛋白的 信号传感器和转录激活因子 3(signal transducer and activator