类固醇在爆炸后迅速恢复血脑屏障功能

哥伦比亚工程学院生物医学工程副教授Barclay Morrison III领导了第一项研究，以确定爆炸损伤后促进血脑屏障(BBB)功能恢复的潜在生物学机制。研究表明,糖皮质激素治疗,地塞米松,主要爆炸损伤后促进快速复苏的BBB的体外模型,一个高度限制性透屏障,其主要功能是维持大脑的微环境,并保护其免受潜在的有毒物质。这项研究发表在3月11日的《科学前沿》在线期刊上脑血流与新陈代谢杂志杂志。

莫里森说，“我们的研究应刺激糖皮质激素治疗糖皮质激素疗法以治疗糖皮质激素疗法（BTBI）等疾病，”莫里森表示。他的调查结果也对暴露于爆炸伤害的军事人员来说也具有重要意义。“我们可能能够在脑伤害士兵和平民中改善结果，”他继续，“并在返回职责之前减少其强制休息期的长度，使得只需要几天而不是数周或更长时间之间的差异。“

这种改进可能是一个重要的结果，因为目前没有批准的创伤性脑损伤（TBI）的药物疗法，并且最近完成的临床试验没有表现出其他测试的神经保护性干预措施的任何益处。对于头部伤害（非爆炸相关）和脑水肿的患者，医生一直在规定糖皮质激素，一类类固醇激素，作为过去30年的标准治疗。这些药物也经常用于管理与病理上可渗透的BBB相关的中枢神经系统（CNS）疾病，例如脑肿瘤和多发性硬化。

“但是关于糖皮质激素在创伤损伤后的疗效一直有不同的报告，它们在临床治疗创伤性脑损伤方面的使用是有争议的，部分原因是与高剂量和长时间治疗相关的副作用，”莫里森指出。“我们研究的积极结果可能会引领我们开发一种更有针对性的治疗方法，使用类固醇来快速恢复脑外伤后血脑屏障的完整性和功能。”

据美国国防部记录，2000年至2014年间，有超过30万例创伤性脑损伤病例，其中大多数是由爆炸爆炸引起的。bTBI的流行在很大程度上是由于改进的个人防护装甲的发展，使受爆炸伤害的军事人员的存活率增加。爆炸创伤有四种类型:1)主要由压力波直接造成的损害,可以穿过组织在水的速度接近的声音,2)继发损伤引起的对象放在运动的爆炸,3)三级由一个人扔进运动造成的损害由爆炸和周围的物体,4)烧伤、与爆炸有关的损伤、疾病和其他三种爆炸创伤类型以外的疾病造成的第四系损伤。

“原发性爆炸损伤是创伤性脑损伤的一个生物力学上独特的阶段，这仍然是研究人员最不了解的，”莫里森的博士生、该研究的主要作者克里斯托弗·休解释说。爆炸源以压缩和迅速膨胀的气体形式发出的冲击波可以在几毫秒或更短的时间内发生。由于血脑屏障的精细结构——几乎每个神经元都有自己的血液供应——初级爆炸可引起重大损伤。对血脑屏障的损害会让潜在的有害血液成分充斥大脑，而这反过来又会对构成大脑的神经元造成破坏。

所以，Hue说，“超速血脑屏障复苏是为BTBI受害者制定新疗法的重要治疗目标。“

该团队在哥伦比亚工程学院莫里森神经创伤和修复实验室工作，利用激波管和定制的样本接收器开发了一个爆炸损伤模型，以模拟最初的爆炸事件，并将其应用于由大脑内皮细胞组成的血脑屏障的独立活体模型。冲击波管的设计目的是再现爆炸，产生冲击波的压力历史类似于临时爆炸装置在开放环境中的爆炸(即105毫米迫击炮弹)。他们能够单独测试中枢神经系统的不同组成部分，包括血脑屏障，这使他们能够精确地控制机械“损伤”，并消除了在临床前模型中研究爆炸影响时经常出现的惯性损伤的潜在混杂影响。

莫里森说:“我们的体外实验策略有一个很大的优势，那就是可以单独测试中枢神经系统的组成部分，包括血脑屏障。”“我们是第一个使用爆炸损伤模型来精确控制损伤的生物力学启动器，并比在体内更直接地测量血脑屏障功能的后续变化。”

该研究表明，用造成的地塞米松治疗导致损伤后一天充分回收BBB功能，而不是未处理的样品中的三天。莫里森和他的团队希望接下来在体内翻译他们的体外发现。

“体外和体内实验模型理解的生物物理和分子机制主要爆炸伤害和治疗的效果在BBB提供一组功能强大的工具来指导新治疗策略的发展减轻bTBI的后果,”莫里森说。“在爆炸暴露后加速血脑屏障的恢复是解决bTBI相关的多方面、短期和长期并发症的重要进展。”

顺化补充说:“我们对我们的研究结果感到特别兴奋，因为我们的研究可能为保护那些为国家服务而置自己于危险之中的男女铺平了道路。”

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