根据威尔康奈尔医学院研究人员的一项新的临床前研究,高血压在导致可测量的血压升高之前,就已经损害了大脑中的血管、神经元和白质。这些变化有助于解释为什么高血压是发展认知障碍(如血管性认知障碍和阿尔茨海默病)的主要风险因素。
这项于11月14日发表在《神经元》杂志上的临床前研究揭示,高血压可能会引发个体脑细胞的早期基因表达变化,从而干扰思维和记忆。这些发现可能带来既能降低血压又能预防认知能力下降的药物。
与没有高血压的人相比,高血压患者发展认知障碍的风险高出1.2至1.5倍,但确切原因尚不清楚。虽然许多当前的高血压药物能成功降低高血压,但它们通常对大脑功能几乎没有或完全没有效果。这表明血管变化可能独立于高血压相关的血压升高而造成损害。
"我们发现,在小鼠中诱发高血压仅三天后,负责认知障碍的主要细胞就受到了影响——此时血压尚未升高,"威尔康奈尔医学院Feil家族脑与心智研究所主任、神经科学教授兼Anne Parrish Titzell神经病学教授、资深作者科斯坦蒂诺·亚德科拉博士说。"归根结底,除了血压失调之外,还有其他因素参与其中。"威尔康奈尔医学院神经科学博士后研究员安东尼·帕乔尔科博士共同领导了这项工作。
过早衰老
在之前的工作中,亚德科拉博士的团队发现高血压会全局性地影响神经元功能,但单细胞技术的最新创新使他们能够精确聚焦于大脑中不同类型细胞在分子水平上发生的变化。
为了在小鼠中诱发高血压,研究人员施用了升高血压的激素血管紧张素,模拟人类发生的情况。然后,他们观察了不同类型脑细胞在三天后(血压升高前)和42天后(血压升高且认知受到影响时)的影响。
在第三天,三种细胞类型的基因表达发生了显著变化:内皮细胞、中间神经元和少突胶质细胞。衬在血管内部表面的内皮细胞过早衰老,能量代谢降低并出现衰老迹象,表明它们停止了分裂。研究人员还观察到血脑屏障减弱的早期迹象,该屏障调节营养物质进入大脑并阻止有害分子进入。
中间神经元(调节运动神经元和感觉神经元之间神经信号的大脑细胞)也受到损害。这导致抑制性和兴奋性信号之间的不平衡,类似于阿尔茨海默病中所见的情况。此外,用髓鞘包裹神经纤维的少突胶质细胞未能正确表达负责其维护和替换的基因。如果没有足够的少突胶质细胞来维持健康的髓鞘,神经元最终将失去相互交流的能力,这对认知功能至关重要。在第42天观察到更多的基因表达变化,与认知能力下降同时发生。
"高血压引起的早期变化的程度相当令人惊讶,"帕乔尔科博士说。"了解高血压在疾病最早阶段如何在细胞和分子水平上影响大脑,可能有助于开发治疗策略,以对抗高血压患者神经退行性变的进展。"
前进方向
一种已在临床使用的抗高血压药物氯沙坦抑制血管紧张素受体。"在一些人类研究中,数据表明血管紧张素受体抑制剂可能比其他降低血压的药物对认知健康更有益,"亚德科拉博士说。在额外的实验中,氯沙坦逆转了高血压对小鼠模型中内皮细胞和中间神经元的早期影响。
"高血压是导致心脏和肾脏损伤的主要原因,可以通过抗高血压药物预防。因此,无论认知功能如何,治疗高血压都是当务之急,"亚德科拉博士说。
亚德科拉博士及其团队目前正在研究高血压引起的微小血管过早衰老如何触发中间神经元和少突胶质细胞缺陷。研究人员希望适时找到最佳方法,以预防或逆转高血压对认知功能造成的毁灭性影响。
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