脑卒中,现代医学往往指脑梗死,是由于脑动脉血流的突然减少或停止造成,传统医学解释其病机为气血逆乱,痹阻脑脉。临床以猝然昏扑、不省人事或突然发生口眼喎斜、半身不遂、舌强言蹇、智力障碍、偏身麻木为主要症状。
据卫生部年统计,我国40岁以上脑卒中人口高达万,新发病例以8.7%/年的增长率逐年提高,已成为导致人类死亡的三大疾病之一(柳叶刀杂志:-年发表的个研究,涉及全球21个不同收入水平国家,脑卒中发病情况分布,如下图-1所示)。随着我国社会和经济的发展,居民生活水平的提高以及人口老龄化的加速,具有高发病率、高致残率、高死亡率和高复发率的脑卒中,严重影响我国居民生命质量,且造成严重的社会与经济问题。
图1年脑卒中每10万人中的发病率分布
脑缺血动物模型的构建对于脑缺血系统的研究具有重大意义。目前,脑缺血模型普遍采用国际上广泛认可的大脑中动脉栓塞模型(MiddleCerebralArteryOcclusion,MCAO),该模型的经典方法为线栓法。
小鼠成为该实验动物的首选。
该研究多选用大鼠来研究,这是由于大鼠体积较大,造模时视野较好,也方便影像学方面、生化等方面指标的检测,但是大鼠成本高,实验所需空间大,且不能满足脑缺血基因水平的深层次研究,越来越多的研究者开始选择小鼠研究。
小鼠可最大限度减少无效的模型的数量,避免出现由于体重、线栓等客观原因原因而出现的诸多弊端,更符合动物伦理学的要求。
小鼠与大鼠在体质、脑血管特点等存在许多差异,且目前该模型的研究较少,因此,需要建立一种更加完善的小鼠脑缺血模型。该研究在手术环境、插入线栓的位置、线径、进线深度以及TTC染色等多方面进行了优化与改进。通过大脑中动脉动态血流监测(参见图2),进行神经行为学评分(参见图3),计算TTC染色(参见图4)后梗死体积百分比,综合评价优化后模型的稳定性,从而建立一个重现性好、可控的不同品系小鼠局灶性脑缺血模型的通用方法(参见表1)。适用于不同品系小鼠MCAO模型的制备,可为系统研究脑缺血提供更加有力的保障。
图2MCAO模型制备中大脑中动脉动态血流监测脑血流基值图
图3MCAO模型神经功能评分
图4MCAO模型TTC染色结果图
表1不同品系脑缺血小鼠神经功能评分、脑血流基值下降比及脑梗塞体积百分比(x±s)
注:与对照组相比1)P0.01,模型组之间相比2)P0.05。
基于稳定模型的基础上,进一步研究脑卒中疾病在微观层面的变化具有深远意义。
蛋白质组是生命活动的执行者,鉴于基因承载着生命体所有遗传信息,因此蛋白质组学可以从整体的角度分析蛋白质的变化以及全景式地揭示生命活动的本质。
转录因子的整合分析策略具有高通量、高灵敏度和高准确性的特点,可用于揭示疾病机理,发现药物作用于机体的靶点,拓展该药物作用机制的认识,开发新的药物功能,从而用于疾病的预防诊治。
图5转录因子(TFs)的深度覆盖富集的分析方法示意图
我们运用转录因子的深度覆盖分析策略,从理论计算和实验验证两个层次对药物干预脑缺血的靶标转录因子进行系统分析,实现了对脑缺血发生发展及干预过程中相关信号转导分子的综合分析,从而绘制出了脑缺血发生发展相关蛋白质的分子作用网络图,进一步揭示了药物作用于脑卒中的复杂作用机制,发现了新的药物作用靶标,相关研究成果已发表于ScientificReports。
研究团队介绍中国中医科学院中药研究所中药新药设计课题组由从事中医理论、化学、药理学、药代、生物信息的多学科人员组成,主要从事中药新药设计理论与应用、基于整合药理学策略的中药复杂系统作用解析研究。课题重视基础研究与实际应用的有机结合,将中药新药设计理论与整合药理学研究策略应用于中药产品研发、上市中成药大品种技术提升等领域,获得显著成效。
课题组主持国家自然科学自然基金(包括重点、面向、青年项目)、国家重大新药创制专项课题、国家科技支撑计划课题、计划课题等多项国家级课题;先后获得中国中西医结合学会科学技术奖一等奖(排名第1,)等5项科技奖励;发表SCI收录论文40余篇,主编著作3部;主持开发中医传承辅助平台软件,获得广泛应用;获得软件著作权4项;获得发明专利4项。
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