Peripheral and central galactose/β-galactoside-related alterations in ischemic stroke: Clinical associations of circulating LPH and experimental evidence for Glb1 and galectin-3
本研究确定循环乳糖酶-海洛酶（LPH）是一种具有前景的急性缺血性卒中外周生物标志物，并证明中枢抑制 Glb1 和半乳糖凝集素-3 可针对缺血性神经元损伤提供协同神经保护作用。
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中风是一种突然且具有毁灭性的事件，其发生时，流向大脑部分区域的血液被切断，导致脑细胞因缺乏氧气而死亡。几十年来，科学家们一直高度关注大脑如何处理糖分，特别是葡萄糖，将其视为这些细胞的主要燃料。当这种燃料供应被阻断时，大脑的能量系统就会崩溃，从而导致损伤。然而，大脑是一个复杂的化学工厂，近期的研究表明，当主燃料线被切断时，其他较不明显的化学通路也会陷入混乱。其中一个通路涉及半乳糖（一种存在于牛奶和其他食物中的糖类）以及分解这种糖的特定酶。虽然我们知道这些糖类对于消化和细胞结构至关重要，但它们在中风期间的作用一直是一个谜。了解这些特定的化学过程在中风期间是如何变化的，可能会为快速诊断该事件或保护大脑免受持久性损伤揭示新的途径。
来自贵州医科大学附属医院的一个研究小组致力于绘制这些隐藏的化学变化图谱。他们从两个角度入手解决问题：观察循环在全身血液中的情况，以及检查大脑组织内部的情况。他们的目标是寻找一种能在血液中作为中风预警信号的信号，并识别出大脑内部可能加剧损伤的特定蛋白质。通过将这两个视角联系起来，他们希望能够更清晰地描绘出中风后生物学混乱的全貌。
研究人员首先采集了急性缺血性中风患者的血液样本，并将其与健康人群的样本进行对比。利用先进的化学分析技术，他们扫描了血液中的数千种不同分子，以观察哪些分子的行为发生了变化。他们发现，一种名为乳糖酶-乳糖酶 -葡萄糖苷酶（LPH）的特定蛋白质水平在这些中风患者中显著升高。LPH 是一种通常存在于小肠中的酶，负责帮助分解乳糖（牛奶中的糖）成身体可以利用的简单糖类。在中风患者血液中发现如此高含量的这种肠道酶是非常出人意料的。当研究团队在近 2,000 名社区人群中对这一发现进行更大规模的测试时，他们证实了血液中较高的 LPH 水平与有中风病史密切相关，即使在考虑了高血压和糖尿病等常见风险因素后也是如此。这表明 LPH 可以作为一种新型的生物标志物，即一种可在血液中测量的迹象，帮助医生识别中风患者。
如果说血液讲述了故事的一部分，那么大脑则讲述了另一部分。研究人员将注意力转向了大脑细胞内的两种特定蛋白质：一种是 Glb1，它有助于分解细胞内回收中心（细胞器）的复杂糖结构；另一种是 galectin-3，它参与炎症和组织修复。在健康的大脑中，这些蛋白质处于正常水平。然而，在经历了模拟中风的大鼠身上，研究人员发现 Glb1 和 galectin-3 的产量都大幅增加。这种激增伴随着氧化应激（一种有害分子堆积并破坏细胞结构的状况）的上升。团队怀疑，这两种蛋白质虽然初衷是提供帮助，但实际上可能正在加剧损伤。
为了测试这一想法，科学家设计了一系列通过阻断这些蛋白质活性来进行的实验。在实验大鼠中，他们使用药物阻止 galectin-3 发挥作用，并使用基因技术减少 Glb1 的含量。他们发现，单独阻断其中一种蛋白质就能起到保护大脑的作用。接受治疗的大鼠大脑死组织区域较小，细胞死亡迹象较少，并且从中风造成的物理损伤中恢复得更好。当研究人员同时阻断这两种蛋白质时，保护效果更为显著。组合治疗导致的大脑损伤面积最小，神经功能恢复也最好，这表明这两种蛋白质共同作用以恶化损伤，而同时阻断两者是获得最佳保护机会的关键。
研究还观察了培养皿中的单个脑细胞，这些细胞在被剥夺了氧气和糖分的情况下，模拟了中风的条件。就像在大鼠身上一样，这些细胞在受到压力时也会产生更多的 Glb1 和 galectin-3。当研究人员阻断这些蛋白质时，细胞存活得更好，产生的有害氧化应激更少，且死亡的可能性降低。这证实了在动物身上观察到的保护作用是直接发生在脑细胞内部的。研究人员指出，尽管这两种蛋白质在大脑的化学网络中是相互关联的，但阻断其中一种并不会自动停止另一种的产生。这意味着它们很可能是通过不同的机制汇聚到相同的破坏性结果上，而不是其中一个简单地开启了另一个。
这些发现为身体对中风的反应提供了双重视角。在外部，血液携带了一种以 LPH 升高的形式存在的信号，这可以帮助医生更准确地识别该事件。在内部，大脑细胞则因 Glb1 和 galectin-3 的过度产生而陷入困境，从而驱动了进一步的损伤。虽然这项研究并未证明 LPH 导致了中风，也没有证明阻断这些蛋白质能治愈人类，但它提供了强有力的证据，表明这些特定的生物学变化是问题的核心。这项工作表明，未来的治疗方案可能会侧于通过平息这些特定的蛋白质反应来挽救更多脑组织，而新的血液检测可以使用 LPH 水平来帮助更快地诊断患者。这项研究强调，要理解中风完整的化学图景——从肠道到大脑——对于开发更好的方法来应对这种改变生活的疾病至关重要。
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