用斑马鱼研究脑损伤的机理和治疗方法

包括乌拉尔联邦大学(UrFU)研究人员在内的一组科学家在斑马鱼身上开发并成功测试了一种新的创伤性脑损伤(TBI)模型。该模型的使用使得模拟TBI和识别有希望治疗神经创伤及其后果的分子靶点成为可能。这为在斑马鱼上进行新的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制药学．

最常见的创伤性实验模型大脑啮齿动物和斑马鱼的损伤，如头部受到机械打击或用针刺穿大脑，都与脑组织的穿透性损伤有关。在新的模型中，相对安全地研究鱼类是可能的。由于所使用的各种斑马鱼的皮肤和头骨都是透明的，科学家们直接“开窍”大脑，而且是非侵入性的。他们的方法是使用一种独特的激光系统和精确的制导系统来照射鱼的大脑。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了仔细的调整和优化。我们的方法使得以鱼的大脑为目标成为可能，尽管它们很小。因此，所有不必要的损害都被排除在外。生物体的表面组织没有受到破坏性的影响研究负责人艾伦·卡鲁耶夫(Allan Kalueff)说:“没有一条鱼因辐照而死亡。”

激光照射10分钟后，鱼恢复了意识。在最初的两天里，受到辐射的斑马鱼移动得不那么活跃:频率更低，速度更慢，覆盖的距离更短，而且经常在原地冻结很长一段时间。这表明鱼的正常行为受到了严重的干扰。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，这表明了所开发的模型的可靠性。

与此同时，在分析了神经炎症、损伤和神经元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，斑马鱼能够在神经损伤后一周内完全恢复大脑功能。因此，鱼类在识别和研究神经再生机制以及用于适当药物的临床前测试方面具有特别的意义。

“我们已经评估了几个潜在的项目分子靶点目的:探讨创伤性脑损伤的治疗机制及其后果。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。这些是中枢神经系统的细胞，可以清除细胞碎片和其他有害因素，并开始再生过程。显然，小胶质细胞的激活在机体对原发性创伤性脑损伤急性期的反应中起着重要作用。同时，小胶质细胞的长时间和过度激活会导致进一步的脑损伤。因此，调节小胶质细胞的活性可能代表了一种治疗TBI的有前途的方法，”Allan Kalueff说。

第二，生物标记之一，脑源性神经营养因子(BDNF)支持神经元的繁殖、生存和发育，引起了科学家们的关注。BDNF的表达量在照射后立即显著下降，从鱼的水平上升到鱼的水平对照组在第七天。

“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。

所进行的研究和取得的结果对人们的治疗具有重要的现实意义。神经创伤每年影响全世界约6000万人，经常导致住院、永久性残疾和死亡。这种伤害最常见的原因是冲击、打击、摔倒、头部穿透性损伤，例如，由于运动、交通事故或攻击。同样重要的是，创伤性脑损伤可使人易患严重的神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病。

与此同时，家庭tbi是最常见的神经创伤类型，需要在分子、细胞和行为水平上进行深入研究，以及新的有效治疗方法。