Neuron文獻(xiàn)解讀：超分辨率超聲ULM揭秘卒中治療中的“無(wú)效再通”現(xiàn)象
卒中治療的“無(wú)效再通”現(xiàn)象
在缺血性卒中治療里，即便成功實(shí)現(xiàn)血管再通，不少患者的臨床恢復(fù)狀況依然欠佳，這種“無(wú)效再通”現(xiàn)象的背后機(jī)制尚不明確。軟腦膜側(cè)支循環(huán)（LMCs）是大腦中的一個(gè)小血管網(wǎng)絡(luò)，連接大腦中動(dòng)脈、前動(dòng)脈和后動(dòng)脈（MCA、ACA 和 PCA）的分支， 其數(shù)量以及精確的解剖結(jié)構(gòu)因個(gè)體而異。在卒中期間，當(dāng)其他較大的血管為大腦的某個(gè)部分提供不足的血液供應(yīng)時(shí)，軟腦膜側(cè)支血管允許有限的血液流動(dòng)。以往的研究表明，LMCs可能在卒中后再灌注過(guò)程中起著一定作用。
2024年，蘇黎世大學(xué)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科Susanne Wegener教授團(tuán)隊(duì)在Neuron（IF2023=14.7）上發(fā)表了題名為“Leptomeningeal collaterals regulate reperfusion in ischemic stroke and rescue the brain from futile recanalization”的文章。研究通過(guò)小鼠模型和卒中患者數(shù)據(jù)，揭示了LMCs在再灌注動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用，為解決無(wú)效再通問(wèn)題提供新的思路。
研究亮點(diǎn)
在缺血性卒中治療里，即便成功實(shí)現(xiàn)血管再通，不少患者的臨床恢復(fù)狀況依然欠佳，這種“無(wú)效再通”現(xiàn)象的背后機(jī)制尚不明確。軟腦膜側(cè)支循環(huán)（LMCs）是大腦中的一個(gè)小血管網(wǎng)絡(luò)，連接大腦中動(dòng)脈、前動(dòng)脈和后動(dòng)脈（MCA、ACA 和 PCA）的分支， 其數(shù)量以及精確的解剖結(jié)構(gòu)因個(gè)體而異。在卒中期間，當(dāng)其他較大的血管為大腦的某個(gè)部分提供不足的血液供應(yīng)時(shí)，軟腦膜側(cè)支血管允許有限的血液流動(dòng)。以往的研究表明，LMCs可能在卒中后再灌注過(guò)程中起著一定作用。
2024年，蘇黎世大學(xué)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科Susanne Wegener教授團(tuán)隊(duì)在Neuron（IF2023=14.7）上發(fā)表了題名為“Leptomeningeal collaterals regulate reperfusion in ischemic stroke and rescue the brain from futile recanalization”的文章。研究通過(guò)小鼠模型和卒中患者數(shù)據(jù)，揭示了LMCs在再灌注動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用，為解決無(wú)效再通問(wèn)題提供新的思路。
研究的圖摘要
此研究的亮點(diǎn)包括：
1、揭示LMCs調(diào)控再灌注的關(guān)鍵機(jī)制
研究首次闡明LMCs在卒中后血流恢復(fù)中的核心作用：豐富的LMCs能維持缺血區(qū)灌注，并在再通后實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式再灌注，保護(hù)血管功能；而LMCs缺乏則導(dǎo)致快速高灌注，引發(fā)血管塌陷、出血轉(zhuǎn)化和不良預(yù)后，為"無(wú)效再通"現(xiàn)象提供了全新解釋。
2、創(chuàng)新性多尺度研究方法
研究整合超快超聲（uUS）、超聲定位顯微鏡（ULM）、激光散斑對(duì)比成像（LSCI）和雙光子顯微鏡等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從皮層血流到單血管水平的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；結(jié)合計(jì)算機(jī)血流模擬，定量分析不同LMCs密度下的血流重分配規(guī)律，為機(jī)制研究提供多維度證據(jù)。
3、重要臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值
在卒中患者中發(fā)現(xiàn)，側(cè)支循環(huán)差者取栓后早期靜脈充盈與出血轉(zhuǎn)化顯著相關(guān)，驗(yàn)證了動(dòng)物模型結(jié)論。這一發(fā)現(xiàn)提示LMCs評(píng)估可預(yù)測(cè)治療風(fēng)險(xiǎn)，并為開(kāi)發(fā)改善側(cè)支功能或控制再灌注速度的新療法奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)個(gè)體化卒中治療發(fā)展。
研究結(jié)果
1、揭示LMCs調(diào)控再灌注的關(guān)鍵機(jī)制
研究首次闡明LMCs在卒中后血流恢復(fù)中的核心作用：豐富的LMCs能維持缺血區(qū)灌注，并在再通后實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式再灌注，保護(hù)血管功能；而LMCs缺乏則導(dǎo)致快速高灌注，引發(fā)血管塌陷、出血轉(zhuǎn)化和不良預(yù)后，為"無(wú)效再通"現(xiàn)象提供了全新解釋。
2、創(chuàng)新性多尺度研究方法
研究整合超快超聲（uUS）、超聲定位顯微鏡（ULM）、激光散斑對(duì)比成像（LSCI）和雙光子顯微鏡等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從皮層血流到單血管水平的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；結(jié)合計(jì)算機(jī)血流模擬，定量分析不同LMCs密度下的血流重分配規(guī)律，為機(jī)制研究提供多維度證據(jù)。
3、重要臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值
在卒中患者中發(fā)現(xiàn)，側(cè)支循環(huán)差者取栓后早期靜脈充盈與出血轉(zhuǎn)化顯著相關(guān)，驗(yàn)證了動(dòng)物模型結(jié)論。這一發(fā)現(xiàn)提示LMCs評(píng)估可預(yù)測(cè)治療風(fēng)險(xiǎn)，并為開(kāi)發(fā)改善側(cè)支功能或控制再灌注速度的新療法奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)個(gè)體化卒中治療發(fā)展。
研究結(jié)果
特定小鼠品系中LMC數(shù)量的差異
研究通過(guò)腦透明化和光片顯微技術(shù)，定量分析了三種小鼠品系（C57BL/6、Rabep2−/−和Balb-C）的軟腦膜側(cè)支循環(huán)（LMCs）的差異。
結(jié)果顯示：C57BL/6小鼠LMCs最豐富（約10條/半球），Rabep2−/−小鼠因?yàn)榛蛉毕轀p少至2-3條，而Balb-C小鼠幾乎缺失。該發(fā)現(xiàn)為后續(xù)研究LMCs在卒中過(guò)程中的作用提供了關(guān)鍵動(dòng)物模型基礎(chǔ)，并證實(shí)Rabep2基因?qū)?cè)支發(fā)育的重要性。
圖2 C57BL/6小鼠卒中前后LMCs的雙光子成像
(A) 雙光子成像示意圖。
(B) C57BL/6小鼠顱窗圖像（選擇該品系因其LMCs豐富）。箭頭指示MCA分支和LMCs。
(C) 雙光子采集圖像：血漿用FITC-葡聚糖（綠色）標(biāo)記，動(dòng)脈壁用Alexa Fluor 633酰肼（紅色）染色以區(qū)分動(dòng)靜脈。
(D) 左：C57BL/6小鼠LMCs對(duì)卒中的響應(yīng)圖像；中：通過(guò)橫向線掃描（左圖藍(lán)線）生成的LMCs直徑變化時(shí)空?qǐng)D；右：沿血流方向線掃描（左圖紅線）生成的基線/卒中后側(cè)支血流紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)時(shí)空?qǐng)D（暗條紋為紅細(xì)胞，灰條紋為熒光標(biāo)記的LMCs管腔）。
(E) C57BL/6小鼠LMCs直徑、紅細(xì)胞速度和流量在基線（0）、卒中后30和120分鐘的變化，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾t檢驗(yàn)，n=5）。
LMCs的數(shù)量影響血流代償?shù)某潭?/strong>
研究通過(guò)模擬不同LMCs數(shù)量的微血管網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，LMCs數(shù)量直接影響缺血區(qū)的血流代償。100% LMC時(shí)，MCA側(cè)DA根部血流比無(wú)側(cè)支時(shí)高714%，毛細(xì)血管血流增幅（48%）也顯著高于50% LMC（17%）。即使遠(yuǎn)離側(cè)支500 μm，血流仍保持較高水平，表明LMCs的數(shù)量和分布對(duì)中風(fēng)后血流重新分配至關(guān)重要，側(cè)支豐富時(shí)的代償效果更顯著。
(B) 源自2只C57BL/6和2只Balb-C小鼠的四種SA網(wǎng)絡(luò)。綠色/藍(lán)色分別代表ACA/MCA區(qū)域SA，50%/100% LMC配置的LMCs用橙色/紅色標(biāo)示。灰色區(qū)域標(biāo)示距LMCs起止點(diǎn)<250微米（淺灰）或250-500微米（深灰）范圍。wsl：分水嶺線。
(C) 100%和50% LMC配置相對(duì)于0% LMC的MCA/ACA側(cè)DA根部積分血流相對(duì)變化（四套MVN的平均值）。按距LMCs起止點(diǎn)距離（<250微米、250-500微米、≥500微米）分組顯示。
(D) C57BL/6I中100%與0% LMC配置的單個(gè)DA根部血流相對(duì)變化。
(E) 毛細(xì)血管血流中位數(shù)相對(duì)變化（展示方式同C）。
LMCs影響再灌注期間血流恢復(fù)的動(dòng)態(tài)
通過(guò)激光散斑對(duì)比成像（LSCI）和超快超聲成像（uUS）技術(shù)揭示了LMCs對(duì)卒中后溶栓再灌注的影響。
側(cè)支豐富的C57BL/6小鼠遠(yuǎn)端MCA區(qū)（M4/M5）血流恢復(fù)緩慢（僅50%基線），但功能結(jié)局良好，提示LMCs可能優(yōu)先改善近端灌注（uUS證實(shí)M3區(qū)恢復(fù)100%以上）。而側(cè)支貧乏的Balb-C和Rabep2−/−小鼠雖遠(yuǎn)端灌注較高（60%基線），但近端M3區(qū)出現(xiàn)過(guò)度灌注（達(dá)基線140%左右），且再灌注速度更快（66-84分鐘恢復(fù)vs. C57BL/6的98分鐘）。
這表明LMCs通過(guò)調(diào)節(jié)血流分配減輕缺血損傷：側(cè)支豐富時(shí)血流更均衡但恢復(fù)慢，側(cè)支不足時(shí)近端代償性過(guò)度灌注可能加劇下游血流波動(dòng)。這一發(fā)現(xiàn)為不同側(cè)支狀態(tài)患者的溶栓療效差異提供了機(jī)制解釋。
(B) 代表性LSCI圖像顯示Balb-C、C57BL/6和Rabep2−/−小鼠rt-PA（上兩排）與假手術(shù)（下兩排）組卒中誘導(dǎo)（上排）和治療（下排）2小時(shí)后的皮質(zhì)灌注。箭頭指示MCA分支灌注狀態(tài)。
(C-D) rt-PA治療組（n=10/組）MCA-M4/M5區(qū)（C）和分水嶺區(qū)（D）LSCI記錄與基線比較，∗/#p < 0.05（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
(B) Balb-C、Rabep2−/−和C57BL/6小鼠基線、卒中即刻、rt-PA開(kāi)始后30和90分鐘的2D ULM代表性圖像（顏色按底部色標(biāo)表示流速mm/s）。
(C-D) rt-PA治療組Balb-C（n=8）、Rabep2−/−（n=10）和C57BL/6（n=9）的MCA-M3區(qū)（C）和分水嶺區(qū)（D）4D超靈敏多普勒分析，∗/#p < 0.05（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
側(cè)支貧乏小鼠的快速再灌注與充血反應(yīng)與遠(yuǎn)端MCA分支血管張力喪失相關(guān)
研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)支貧乏小鼠（Balb-C/Rabep2−/−）溶栓后遠(yuǎn)端MCA分支（M5段）出現(xiàn)血管收縮（直徑縮小）和血流調(diào)節(jié)功能喪失（CO₂反應(yīng)性減弱至111%-113%），導(dǎo)致快速再灌注伴隨異常充血。而側(cè)支豐富的C57BL/6小鼠血管張力保持正常（直徑穩(wěn)定，CO₂反應(yīng)性141.5%），血流恢復(fù)更平緩。這表明側(cè)支不足時(shí)，遠(yuǎn)端血管代償失調(diào)可能加劇灌注異常，而豐富側(cè)支可維持血管穩(wěn)態(tài)，保護(hù)血流調(diào)節(jié)能力。
(B) Balb-C、C57BL/6和Rabep2−/−小鼠卒中前后遠(yuǎn)端MCA分支（白色箭頭）代表性圖像。底部：動(dòng)脈直徑變化的代表性時(shí)空?qǐng)D。
(C) 每組n=5小鼠卒中后（15-30分鐘）和溶栓后（60-90分鐘）紅細(xì)胞速度及遠(yuǎn)端MCA直徑相對(duì)于基線的變化百分比，∗p < 0.05，∗∗∗p > 0.001（雙尾t檢驗(yàn)）。
(D) 高碳酸血癥實(shí)驗(yàn)示意圖（上）及LSCI對(duì)軟膜血管和MCA-M5感興趣區(qū)（ROI）的觀測(cè)示意圖（下）。
(E-F) 基線（E）和溶栓后30分鐘（F）高碳酸血癥期間CBF變化（小提琴圖示CO2開(kāi)始后15分鐘內(nèi)最大CBF增幅）。Balb-C（n=7）、C57BL/6（n=8）、Rabep2−/−（n=8），雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)。
側(cè)支貧乏小鼠的快速充血與腦出血及不良功能預(yù)后相關(guān)
研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)支貧乏小鼠（如Balb-C）溶栓后出現(xiàn)快速高強(qiáng)度的再灌注（MCA-M4/M5區(qū)2小時(shí)內(nèi)血流陡升），40%因此死亡，且全部發(fā)生腦出血（ICH）；而側(cè)支豐富的C57BL/6小鼠無(wú)此現(xiàn)象。再灌注速度與ICH風(fēng)險(xiǎn)直接相關(guān)：血流恢復(fù)越劇烈，死亡率越高。這表明側(cè)支循環(huán)狀態(tài)決定再灌注損傷風(fēng)險(xiǎn)——側(cè)支不足時(shí)，血流突然恢復(fù)可能導(dǎo)致血管破裂，而豐富側(cè)支可緩沖再灌注沖擊，保護(hù)腦組織。
(C) rt-PA治療組死亡與存活動(dòng)物的亞組LSCI分析，∗p < 0.05，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
(D-F) 顱內(nèi)出血（ICH）評(píng)估：
(D) rt-PA治療組ICH總體發(fā)生率及第7天代表性TTC圖像；
(E) 出血量化（黃箭頭），出血評(píng)分包含顯微和宏觀評(píng)估，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾t檢驗(yàn)）；
(F) rt-PA治療組發(fā)生ICH與未發(fā)生ICH小鼠的LSCI亞組分析，∗p < 0.05，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
卒中患者取栓后早期靜脈充盈提示不良預(yù)后
臨床研究證實(shí)，取栓后DSA顯示的早期靜脈充盈（反映快速再灌注）與不良預(yù)后顯著相關(guān)。在33例成功再通的MCA閉塞患者中，早期靜脈充盈組（23例）具有以下特征：
1、側(cè)支循環(huán)更差（p=0.002），印證小鼠模型中側(cè)支貧乏導(dǎo)致血流代償失衡；
2、出血轉(zhuǎn)化率高（47.8% vs. 0%，p=0.007），提示快速再灌注損傷血管完整性；
3、神經(jīng)功能恢復(fù)更差（3個(gè)月NIHSS更高，p=0.041）。
統(tǒng)計(jì)分析顯示，早期靜脈充盈與出血轉(zhuǎn)化強(qiáng)相關(guān)（ρ=0.466），而良好的側(cè)支循環(huán)（非早期靜脈充盈）與較好預(yù)后相關(guān)。該結(jié)果將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床證據(jù)，表明側(cè)支狀態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)再灌注速度影響治療安全性，為個(gè)體化卒中治療評(píng)估提供了影像學(xué)生物標(biāo)志物。
(B) 兩例MCA-M1遠(yuǎn)端閉塞患者取栓前CT灌注成像：Tmax圖（Tmax>6秒對(duì)應(yīng)缺血核心區(qū)）和CBF圖顯示相似灌注缺損范圍/嚴(yán)重程度。左例取栓后無(wú)早期靜脈充盈，右例有早期靜脈充盈。
(C) 無(wú)（左）和有（右）早期靜脈充盈患者的彩色編碼MIP-DSA圖像（白色箭頭指示）。
(D) 取栓后1天MRI：擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）顯示原低灌注區(qū)內(nèi)早期梗死擴(kuò)展（白區(qū)），磁敏感加權(quán)成像（SWI）顯示血沉積（右側(cè)箭頭）。早期靜脈充盈患者DWI梗死更大且SWI可見(jiàn)出血轉(zhuǎn)化。
(E) 患者特征。
(F-H) 入院時(shí)（F）、3個(gè)月后（G）NIHSS及3個(gè)月mRS評(píng)分的小提琴圖（含個(gè)體值），∗p < 0.05（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
研究總結(jié)
該研究首次揭示軟腦膜側(cè)支循環(huán)（LMCs）在缺血性卒中再灌注中的關(guān)鍵調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)豐富的LMCs能維持缺血區(qū)血流并實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式再灌注，而LMCs缺乏則導(dǎo)致有害的高灌注和出血轉(zhuǎn)化。
通過(guò)整合超快超聲、超聲定位顯微鏡、激光散斑成像和雙光子顯微鏡等創(chuàng)新性多模態(tài)成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬，研究闡明了"無(wú)效再通"的機(jī)制，證實(shí)LMCs評(píng)估可預(yù)測(cè)治療風(fēng)險(xiǎn)。這一發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)靶向側(cè)支循環(huán)的個(gè)體化卒中治療策略提供了重要理論基礎(chǔ)，具有重大臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。
歡迎廣大師生來(lái)禮智體驗(yàn)fUS技術(shù)
法國(guó)Inserm是fUS和ULM技術(shù)的發(fā)明者和專(zhuān)利擁有者，同時(shí)獨(dú)家授權(quán)給ICONEUS公司為全球?qū)嶒?yàn)室提供商業(yè)化的fUS+ULM解決方案，已在全球80+大學(xué)、研究所、醫(yī)院、公司的實(shí)驗(yàn)室裝機(jī)，包括中國(guó)在內(nèi)的近20個(gè)平臺(tái)。
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研究通過(guò)腦透明化和光片顯微技術(shù)，定量分析了三種小鼠品系（C57BL/6、Rabep2−/−和Balb-C）的軟腦膜側(cè)支循環(huán)（LMCs）的差異。
結(jié)果顯示：C57BL/6小鼠LMCs最豐富（約10條/半球），Rabep2−/−小鼠因?yàn)榛蛉毕轀p少至2-3條，而Balb-C小鼠幾乎缺失。該發(fā)現(xiàn)為后續(xù)研究LMCs在卒中過(guò)程中的作用提供了關(guān)鍵動(dòng)物模型基礎(chǔ)，并證實(shí)Rabep2基因?qū)?cè)支發(fā)育的重要性。
圖1 Balb-C、C57BL/6和Rabep2−/−小鼠的LMCs數(shù)量、梗死體積和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能量化
(A) Balb-C、C57BL/6和Rabep2−/−小鼠經(jīng)iDISCO透明化和抗SMA-Cy3染色后的代表性全腦圖像。黃色星號(hào)標(biāo)示LMCs。比例尺：1毫米。
(B) 分水嶺區(qū)域特寫(xiě)圖像，黃色星號(hào)標(biāo)示LMCs。比例尺：200微米。
(C) 三種品系小鼠每半球LMCs數(shù)量統(tǒng)計(jì)（每組n=5）。Balb-C和C57BL6的LMCs數(shù)量與Chalothorn等采用熒光血管造影的研究一致。Rabep2−/−小鼠LMCs數(shù)量中等到較少，∗∗∗p < 0.001（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
(D) 三種品系小鼠第7天梗死體積柱狀圖，∗p < 0.05，∗∗∗p < 0.001（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
(E-G) 卒中后1、3、7天生理鹽水和rt-PA治療組的神經(jīng)功能評(píng)分和膠帶移除測(cè)試結(jié)果。∗p < 0.05，∗∗p < 0.01（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)，n=10）。
溶栓誘導(dǎo)的MCA再通與LMC程度無(wú)關(guān)
研究采用凝血酶卒中模型，發(fā)現(xiàn)rt-PA溶栓后大腦中動(dòng)脈（MCA）-M2的再通率（約93-95%）在不同LMC水平的小鼠品系（C57BL/6、Rabep2−/−和Balb-C）間無(wú)顯著差異。雖然LMCs數(shù)量從豐富（C57BL/6）到稀少（Balb-C）不等，但溶栓效果和血栓清除率保持穩(wěn)定，表明早期血管再通主要取決于溶栓藥物作用，與側(cè)支循環(huán)豐富程度無(wú)關(guān)。
卒中預(yù)后與LMCs數(shù)量相關(guān)
研究發(fā)現(xiàn)LMCs數(shù)量與卒中預(yù)后直接相關(guān)：LMCs豐富的C57BL/6小鼠梗死體積最小（2.26mm³），神經(jīng)功能缺損輕微；而LMCs稀少的Balb-C小鼠即使接受rt-PA治療，梗死仍達(dá)8.22mm³。雖然溶栓對(duì)三組均有保護(hù)作用，但LMCs豐富的品系始終表現(xiàn)最優(yōu)，證實(shí)側(cè)支循環(huán)是獨(dú)立于溶栓之外的關(guān)鍵保護(hù)因素。這為"無(wú)效再通"現(xiàn)象提供了重要解釋——側(cè)支不足者即使血管再通仍預(yù)后不良。
LMCs在卒中發(fā)生及再灌注過(guò)程中被募集
研究發(fā)現(xiàn)，中風(fēng)發(fā)生時(shí)LMCs會(huì)迅速擴(kuò)張，將血流從大腦前動(dòng)脈（ACA）區(qū)域引向MCA缺血區(qū)，改善供血；再灌注后血管恢復(fù)原狀。即使在Rabep2基因缺失小鼠（LMCs極少）中，這一代償機(jī)制仍存在。
LMCs在中風(fēng)急性期被主動(dòng)招募，通過(guò)側(cè)支循環(huán)代償缺血區(qū)血流，但其作用隨血管再通而終止，揭示了LMCs對(duì)中風(fēng)血流動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵角色。
圖2 C57BL/6小鼠卒中前后LMCs的雙光子成像
(B) C57BL/6小鼠顱窗圖像（選擇該品系因其LMCs豐富）。箭頭指示MCA分支和LMCs。
(C) 雙光子采集圖像：血漿用FITC-葡聚糖（綠色）標(biāo)記，動(dòng)脈壁用Alexa Fluor 633酰肼（紅色）染色以區(qū)分動(dòng)靜脈。
(D) 左：C57BL/6小鼠LMCs對(duì)卒中的響應(yīng)圖像；中：通過(guò)橫向線掃描（左圖藍(lán)線）生成的LMCs直徑變化時(shí)空?qǐng)D；右：沿血流方向線掃描（左圖紅線）生成的基線/卒中后側(cè)支血流紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)時(shí)空?qǐng)D（暗條紋為紅細(xì)胞，灰條紋為熒光標(biāo)記的LMCs管腔）。
(E) C57BL/6小鼠LMCs直徑、紅細(xì)胞速度和流量在基線（0）、卒中后30和120分鐘的變化，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾t檢驗(yàn)，n=5）。
LMCs的數(shù)量影響血流代償?shù)某潭?/strong>
研究通過(guò)模擬不同LMCs數(shù)量的微血管網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，LMCs數(shù)量直接影響缺血區(qū)的血流代償。100% LMC時(shí)，MCA側(cè)DA根部血流比無(wú)側(cè)支時(shí)高714%，毛細(xì)血管血流增幅（48%）也顯著高于50% LMC（17%）。即使遠(yuǎn)離側(cè)支500 μm，血流仍保持較高水平，表明LMCs的數(shù)量和分布對(duì)中風(fēng)后血流重新分配至關(guān)重要，側(cè)支豐富時(shí)的代償效果更顯著。
圖3 不同LMCs程度下大腦中動(dòng)脈閉塞（MCAo）和動(dòng)脈擴(kuò)張引起的血流速率變化
(A) 基于C57BL/6小鼠真實(shí)表面小動(dòng)脈（SA）網(wǎng)絡(luò)的半真實(shí)微血管網(wǎng)絡(luò)（MVN）。放大圖顯示添加的穿透血管樹(shù)（降支小動(dòng)脈DAs和升支小靜脈AVs）及人工毛細(xì)血管床（Cs）。表面MCA和ACA供血血管連接Willis環(huán)（SA至CoW），MCAo位置已標(biāo)注。(B) 源自2只C57BL/6和2只Balb-C小鼠的四種SA網(wǎng)絡(luò)。綠色/藍(lán)色分別代表ACA/MCA區(qū)域SA，50%/100% LMC配置的LMCs用橙色/紅色標(biāo)示。灰色區(qū)域標(biāo)示距LMCs起止點(diǎn)<250微米（淺灰）或250-500微米（深灰）范圍。wsl：分水嶺線。
(C) 100%和50% LMC配置相對(duì)于0% LMC的MCA/ACA側(cè)DA根部積分血流相對(duì)變化（四套MVN的平均值）。按距LMCs起止點(diǎn)距離（<250微米、250-500微米、≥500微米）分組顯示。
(D) C57BL/6I中100%與0% LMC配置的單個(gè)DA根部血流相對(duì)變化。
(E) 毛細(xì)血管血流中位數(shù)相對(duì)變化（展示方式同C）。
LMCs影響再灌注期間血流恢復(fù)的動(dòng)態(tài)
通過(guò)激光散斑對(duì)比成像（LSCI）和超快超聲成像（uUS）技術(shù)揭示了LMCs對(duì)卒中后溶栓再灌注的影響。
側(cè)支豐富的C57BL/6小鼠遠(yuǎn)端MCA區(qū)（M4/M5）血流恢復(fù)緩慢（僅50%基線），但功能結(jié)局良好，提示LMCs可能優(yōu)先改善近端灌注（uUS證實(shí)M3區(qū)恢復(fù)100%以上）。而側(cè)支貧乏的Balb-C和Rabep2−/−小鼠雖遠(yuǎn)端灌注較高（60%基線），但近端M3區(qū)出現(xiàn)過(guò)度灌注（達(dá)基線140%左右），且再灌注速度更快（66-84分鐘恢復(fù)vs. C57BL/6的98分鐘）。
這表明LMCs通過(guò)調(diào)節(jié)血流分配減輕缺血損傷：側(cè)支豐富時(shí)血流更均衡但恢復(fù)慢，側(cè)支不足時(shí)近端代償性過(guò)度灌注可能加劇下游血流波動(dòng)。這一發(fā)現(xiàn)為不同側(cè)支狀態(tài)患者的溶栓療效差異提供了機(jī)制解釋。
圖4 血栓閉塞和溶栓后再灌注的LSCI評(píng)估
(A) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（左：卒中后110分鐘CBF監(jiān)測(cè)；右：LSCI對(duì)軟膜血管和MCA-M4/M5區(qū)及分水嶺區(qū)域的觀測(cè)示意圖）。(B) 代表性LSCI圖像顯示Balb-C、C57BL/6和Rabep2−/−小鼠rt-PA（上兩排）與假手術(shù)（下兩排）組卒中誘導(dǎo)（上排）和治療（下排）2小時(shí)后的皮質(zhì)灌注。箭頭指示MCA分支灌注狀態(tài)。
(C-D) rt-PA治療組（n=10/組）MCA-M4/M5區(qū)（C）和分水嶺區(qū)（D）LSCI記錄與基線比較，∗/#p < 0.05（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
圖5 血栓閉塞和溶栓后再灌注的uUS評(píng)估
(A) uUS實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（左：卒中后2小時(shí)CBV監(jiān)測(cè)；右：冠狀切面上MCA-M3和分水嶺區(qū)域的3D ROI選擇）。(B) Balb-C、Rabep2−/−和C57BL/6小鼠基線、卒中即刻、rt-PA開(kāi)始后30和90分鐘的2D ULM代表性圖像（顏色按底部色標(biāo)表示流速mm/s）。
(C-D) rt-PA治療組Balb-C（n=8）、Rabep2−/−（n=10）和C57BL/6（n=9）的MCA-M3區(qū)（C）和分水嶺區(qū)（D）4D超靈敏多普勒分析，∗/#p < 0.05（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
側(cè)支貧乏小鼠的快速再灌注與充血反應(yīng)與遠(yuǎn)端MCA分支血管張力喪失相關(guān)
研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)支貧乏小鼠（Balb-C/Rabep2−/−）溶栓后遠(yuǎn)端MCA分支（M5段）出現(xiàn)血管收縮（直徑縮小）和血流調(diào)節(jié)功能喪失（CO₂反應(yīng)性減弱至111%-113%），導(dǎo)致快速再灌注伴隨異常充血。而側(cè)支豐富的C57BL/6小鼠血管張力保持正常（直徑穩(wěn)定，CO₂反應(yīng)性141.5%），血流恢復(fù)更平緩。這表明側(cè)支不足時(shí)，遠(yuǎn)端血管代償失調(diào)可能加劇灌注異常，而豐富側(cè)支可維持血管穩(wěn)態(tài)，保護(hù)血流調(diào)節(jié)能力。
圖6 卒中前后MCA節(jié)段的血管形態(tài)和腦血管反應(yīng)性
(A) C57BL/6小鼠顱窗圖像，白色箭頭指示MCA M5節(jié)段。(B) Balb-C、C57BL/6和Rabep2−/−小鼠卒中前后遠(yuǎn)端MCA分支（白色箭頭）代表性圖像。底部：動(dòng)脈直徑變化的代表性時(shí)空?qǐng)D。
(C) 每組n=5小鼠卒中后（15-30分鐘）和溶栓后（60-90分鐘）紅細(xì)胞速度及遠(yuǎn)端MCA直徑相對(duì)于基線的變化百分比，∗p < 0.05，∗∗∗p > 0.001（雙尾t檢驗(yàn)）。
(D) 高碳酸血癥實(shí)驗(yàn)示意圖（上）及LSCI對(duì)軟膜血管和MCA-M5感興趣區(qū)（ROI）的觀測(cè)示意圖（下）。
(E-F) 基線（E）和溶栓后30分鐘（F）高碳酸血癥期間CBF變化（小提琴圖示CO2開(kāi)始后15分鐘內(nèi)最大CBF增幅）。Balb-C（n=7）、C57BL/6（n=8）、Rabep2−/−（n=8），雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)。
側(cè)支貧乏小鼠的快速充血與腦出血及不良功能預(yù)后相關(guān)
研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)支貧乏小鼠（如Balb-C）溶栓后出現(xiàn)快速高強(qiáng)度的再灌注（MCA-M4/M5區(qū)2小時(shí)內(nèi)血流陡升），40%因此死亡，且全部發(fā)生腦出血（ICH）；而側(cè)支豐富的C57BL/6小鼠無(wú)此現(xiàn)象。再灌注速度與ICH風(fēng)險(xiǎn)直接相關(guān)：血流恢復(fù)越劇烈，死亡率越高。這表明側(cè)支循環(huán)狀態(tài)決定再灌注損傷風(fēng)險(xiǎn)——側(cè)支不足時(shí)，血流突然恢復(fù)可能導(dǎo)致血管破裂，而豐富側(cè)支可緩沖再灌注沖擊，保護(hù)腦組織。
圖7 溶栓后Balb-C、C57BL/6和Rabep2−/−小鼠的死亡率和顱內(nèi)出血
(A-B) rt-PA治療組（n=10/品系）7天內(nèi)死亡率百分比（A）和生存曲線（B）。(C) rt-PA治療組死亡與存活動(dòng)物的亞組LSCI分析，∗p < 0.05，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
(D-F) 顱內(nèi)出血（ICH）評(píng)估：
(D) rt-PA治療組ICH總體發(fā)生率及第7天代表性TTC圖像；
(E) 出血量化（黃箭頭），出血評(píng)分包含顯微和宏觀評(píng)估，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾t檢驗(yàn)）；
(F) rt-PA治療組發(fā)生ICH與未發(fā)生ICH小鼠的LSCI亞組分析，∗p < 0.05，∗∗p < 0.01，∗∗∗p < 0.001（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
卒中患者取栓后早期靜脈充盈提示不良預(yù)后
臨床研究證實(shí)，取栓后DSA顯示的早期靜脈充盈（反映快速再灌注）與不良預(yù)后顯著相關(guān)。在33例成功再通的MCA閉塞患者中，早期靜脈充盈組（23例）具有以下特征：
1、側(cè)支循環(huán)更差（p=0.002），印證小鼠模型中側(cè)支貧乏導(dǎo)致血流代償失衡；
2、出血轉(zhuǎn)化率高（47.8% vs. 0%，p=0.007），提示快速再灌注損傷血管完整性；
3、神經(jīng)功能恢復(fù)更差（3個(gè)月NIHSS更高，p=0.041）。
統(tǒng)計(jì)分析顯示，早期靜脈充盈與出血轉(zhuǎn)化強(qiáng)相關(guān)（ρ=0.466），而良好的側(cè)支循環(huán)（非早期靜脈充盈）與較好預(yù)后相關(guān)。該結(jié)果將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床證據(jù)，表明側(cè)支狀態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)再灌注速度影響治療安全性，為個(gè)體化卒中治療評(píng)估提供了影像學(xué)生物標(biāo)志物。
圖8 卒中患者取栓后的快速再灌注
(A) 患者M(jìn)CA-M2閉塞位置示意圖。(B) 兩例MCA-M1遠(yuǎn)端閉塞患者取栓前CT灌注成像：Tmax圖（Tmax>6秒對(duì)應(yīng)缺血核心區(qū)）和CBF圖顯示相似灌注缺損范圍/嚴(yán)重程度。左例取栓后無(wú)早期靜脈充盈，右例有早期靜脈充盈。
(C) 無(wú)（左）和有（右）早期靜脈充盈患者的彩色編碼MIP-DSA圖像（白色箭頭指示）。
(D) 取栓后1天MRI：擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）顯示原低灌注區(qū)內(nèi)早期梗死擴(kuò)展（白區(qū)），磁敏感加權(quán)成像（SWI）顯示血沉積（右側(cè)箭頭）。早期靜脈充盈患者DWI梗死更大且SWI可見(jiàn)出血轉(zhuǎn)化。
(E) 患者特征。
(F-H) 入院時(shí)（F）、3個(gè)月后（G）NIHSS及3個(gè)月mRS評(píng)分的小提琴圖（含個(gè)體值），∗p < 0.05（雙尾Mann-Whitney U檢驗(yàn)）。
研究總結(jié)
該研究首次揭示軟腦膜側(cè)支循環(huán)（LMCs）在缺血性卒中再灌注中的關(guān)鍵調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)豐富的LMCs能維持缺血區(qū)血流并實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式再灌注，而LMCs缺乏則導(dǎo)致有害的高灌注和出血轉(zhuǎn)化。
通過(guò)整合超快超聲、超聲定位顯微鏡、激光散斑成像和雙光子顯微鏡等創(chuàng)新性多模態(tài)成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬，研究闡明了"無(wú)效再通"的機(jī)制，證實(shí)LMCs評(píng)估可預(yù)測(cè)治療風(fēng)險(xiǎn)。這一發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)靶向側(cè)支循環(huán)的個(gè)體化卒中治療策略提供了重要理論基礎(chǔ)，具有重大臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
Binder NF, El Amki M, Glück C, et al. Leptomeningeal collaterals regulate reperfusion in ischemic stroke and rescue the brain from futile recanalization. Neuron. 2024 May 1;112(9):1456-1472.e6. doi: 10.1016/j.neuron.2024.01.031.
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