《Cyborg and Bionic Systems》：Accelerated Molecular Transportation in the Brain Extracellular Space with 755-nm Light Attenuates Post-Stroke Cognitive Impairment in Rats
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缺血性腦卒中危害大，患者常出現認知障礙。研究人員開展光生物調節（PBM）治療缺血性腦卒中的研究，發現 755nm 激光可加速腦細胞外間隙（ECS）分子運輸，減輕炎癥反應和蛋白沉積，改善神經認知功能。該研究為腦卒中治療提供新方向。
在全球范圍內，腦卒中是導致死亡和長期殘疾的主要原因之一。許多腦卒中幸存者會遭受運動、認知和精神方面的損害，其中超過三分之一的人會發展為腦卒中后認知障礙（PSCI），這嚴重影響了他們的生活質量。腦卒中及 PSCI 的病理生理機制十分復雜，涉及小膠質細胞和星形膠質細胞的過度激活，大量促炎細胞因子的釋放，這些會破壞血腦屏障（BBB）、損傷神經元并加重腦損傷。此外，神經病理底物如淀粉樣 β（Aβ）斑塊和神經原纖維 tau 纏結的積累也與腦卒中后的認知能力下降有關。目前，針對腦卒中的治療手段雖然不斷發展，但仍面臨諸多挑戰，尤其是在減輕缺血 - 再灌注損傷和預防 PSCI 方面，急需新的治療策略。
為了解決這些問題，北京大學的研究人員開展了一項關于光生物調節（Photobiomodulation，PBM）治療缺血性腦卒中的研究。他們假設 PBM 可以通過加速腦細胞外間隙（Extracellular Space，ECS）中的間質液（Interstitial Fluid，ISF）引流來治療缺血性腦卒中，并進行了一系列實驗驗證。該研究成果發表在《Cyborg and Bionic Systems》上，為缺血性腦卒中的治療提供了新的思路和方向。
研究人員采用了多種關鍵技術方法。首先，利用瞬態大腦中動脈閉塞（transient middle cerebral artery occlusion，tMCAO）大鼠模型模擬缺血性腦卒中病理狀態。其次，開發了參數可調的 PBM 治療設備，選取 638nm、755nm 和 808nm 波長的激光對實驗大鼠進行治療。然后，運用基于示蹤劑的磁共振成像（MRI）技術測量 ECS 中的分子運輸和 ISF 引流情況。此外，通過酶聯免疫吸附測定（ELISA）檢測促炎細胞因子水平，采用免疫熒光染色和組織學分析評估神經元損傷、蛋白沉積等情況。
在研究結果方面：
- 不同 PBM 對腦損傷的影響：通過計算 tMCAO 大鼠的存活率、分析體重和改良神經功能缺損評分（mNSS），并結合 MRI T2 加權成像（T2WI）觀察大腦動態變化。結果顯示，755nm 和 638nm 激光治療組的存活率有所提高，755nm 激光治療組從第 7 天起體重和 mNSS 評分改善明顯，且腦梗死體積減小。而 808nm 激光治療組存活率降低，其腦梗死體積減小可能是因為初始梗死較輕的大鼠存活所致。
- 755nm 激光對炎癥反應的影響：ELISA 檢測發現，755nm 激光治療組中促炎細胞因子 IL - 1β、IL - 6 和 TNF - α 水平顯著降低。免疫熒光分析顯示，該組小膠質細胞標記物 Iba - 1 表達減少，細胞形態變化表明炎癥反應減輕。
- 755nm 激光對神經認知功能的影響：通過曠場試驗（OFT）、新物體識別試驗（NOR）和 Morris 水迷宮試驗（MWM）評估發現，755nm 激光治療顯著提高了大鼠的記憶和空間學習能力，減輕了焦慮，有效預防了 PSCI 的發生。
- 755nm 激光對神經病理蛋白沉積的影響：免疫熒光檢測表明，755nm 激光治療可降低 tMCAO 大鼠梗死周圍區域 tau、p - tau 和 Aβ 的沉積水平，且 p - tau 負載與行為測試結果相關，說明該激光照射可改善認知能力，預防 PSCI。
- 755nm 激光對 ECS 結構和 ISF 引流的影響：基于示蹤劑的 MRI 研究顯示，755nm 激光加速了 ISF 引流，改善了 ECS 結構，包括增加局部擴散系數、提高體積分數和降低曲折度。同時，該激光減緩了腦脊液 - ISF（CSF - ISF）的流入，減少了示蹤劑沉積，且 CSF - ISF 的變化與神經病理分子沉積相關。
- 755nm 激光對星形膠質細胞和 AQP4 的影響：研究發現 755nm 激光可減輕缺血性腦卒中后星形膠質細胞的激活，抑制 AQP4 的過度表達，增強其極化，從而加速 ISF 流出，減少有害物質積累，促進神經功能恢復。
研究結論表明，755nm 激光在治療缺血性腦卒中方面具有顯著效果。它通過加速腦 ECS 中的分子運輸，促進 ISF 引流，有效清除促炎細胞因子和神經病理蛋白，減輕缺血 - 再灌注損傷，預防 PSCI。這一研究成果為缺血性腦卒中的治療提供了新的潛在策略，755nm 光療有望成為一種實用且有前景的治療方法。然而，該研究也存在一定局限性，如設備波長范圍有限，對 PBM 治療機制的研究還需深入，且臨床應用還需要更多嚴格設計的隨機對照試驗來評估其安全性、有效性和長期效果。盡管如此，該研究為后續的臨床轉化和進一步研究奠定了重要基礎，為改善缺血性腦卒中患者的預后帶來了新的希望。
