城大神经科学家揭示低剂量电离辐射对创伤性脑损伤和缺血性中风的治疗潜力
创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）和缺血性中风是全球公共卫生重大议题之一，也是导致死亡和残疾的主要原因。由香港城市大学（城大）神经科学家领导的一支研究团队最近便发现，低剂量电离辐射（low-dose ionizing radiation，LDIR）如X射线，可以缩小受创伤性脑损伤或缺血性中风的小鼠的脑部受损范围，并逆转运动神经的破损，显示出低剂量电离辐射具潜力成为治疗创伤性脑损伤或中风病人的新策略。
据统计，近半的创伤性脑损伤及中风患者会出现终生行动障碍或残疾。“一般来说，创伤性脑损伤（例如车祸和长者跌倒而造成的机械性损伤）或中风（脑部血流受阻），会即时引起原发性损伤，令脑部出现不利和严峻的神经炎症环境，继而导致继发性的脑损伤。”负责领导这项研究的香港城大神经科学系马智谦教授解释脑创伤容易恶化的原因，他续说︰“然而，到目前为止，仍缺乏有效的治疗方法，去修复脑部受创后的中枢神经系统。”
科研界早已知道低剂量X射线照射，主要是基于免疫调节，可以加强体内的适应性反应，包括延长动物的平均寿命、刺激免疫系统、促进伤口癒合和刺激细胞生长，以及在神经退化性疾病的动物模型中，具神经保护作用。根据这些研究，马教授及其团队便推测，低剂量离子辐射的免疫调节效应，或可在减轻脑部受伤后的伤害和促进伤口癒合方面，发挥关键作用。
他们最新的研究便展示出，低剂量X射线完全逆转了创伤性脑损伤和中风小鼠的运动障碍，并令小鼠中风后恢复脑部活动。更重要的是，即使延迟低剂量X射线治疗八小时，仍然能够使中风小鼠的运动功能完全恢复，这对于把研究结果转化为临床应用，极具临床相关性，因为在临床环境中往往可能需要数小时甚至更长时间才能进行治疗。
在实验中，小鼠在遭受皮层刺伤或光血栓缺血性中风后，接受了全身X射线照射治疗，而对照组的小鼠则未接受X射线照射。在皮层刺伤后的第七天，接受了X射线照射的小鼠的损伤范围减少了48%。磁力共振成像显示，在引发缺血性中风后的第一周内，X射线照射显著减少了中风小鼠的脑部梗塞体积，缩少了43%至51%。这结果与常见的临床观察现象吻合，即是中风患者的脑部梗塞体积愈小，临床治疗效果通常愈好。
此外， “狭窄木条行走”、“爬杆”和“握力”测试显示，X射线照射加速了遭皮层刺伤和缺血性中风小鼠的运动功能恢复。例如，接受了X射线照射的小鼠能够用更短的时间走过狭窄木条，而且滑倒失足的次数较少，显示接受X射线照射的小鼠在皮层刺伤和缺血性中风后，很快便展示出更强的运动协调性和平衡能力。
研究团队还进行了系统级的基因转录组分析。结果显示，曾接受LDIR治疗的小鼠体内，在涉及小胶质细胞的炎症和免疫反应相关的路径中，增加了上调基因。LDIR诱导了抗炎和吞噬相关基因的上调，并下调了会促使发炎的关键细胞因子的产生。这表明LDIR透过促进（表达）涉及抗炎和免疫反应的基因，从而达致强大的免疫调节作用。
更值得注意的是，团队的研究显示，LDIR促进了大脑运动皮层的“轴突投射”，即有助于受损的大脑组织“重新布线”。研究人员并在小鼠中风数月后，通过脑电图记录检测到大脑活动的恢复。即使把LDIR治疗时间推迟到小鼠脑部受伤或中风后八小时，仍能够对小鼠运动能力的恢复保持全面治疗效果。
马教授总结研究成果说：“我们的研究结果表明，LDIR是治疗创伤性脑损伤和中风的一种极具前景的治疗策略。因为医学用的X射线照射设备，在各大医院都很容易找到。我们相信这一崭新的脑创伤治疗策略，可用于解决这长久以来的医疗需要，让病人在出现创伤性脑损伤或中风等严重脑损伤后有限的治疗窗口内，加速其运动能力的恢复，因此值得进行进一步临床研究，以探讨作为日后治疗新策略。”
上述研究成果已于学术期刊《Brain, Behavior, and Immunity》上刊登，题为〈Low-dose ionizing radiation promotes motor recovery and brain rewiring by resolving inflammatory response after brain injury and stroke〉。
论文第一作者为城大博士毕业生、现为朴次茅斯大学讲师的区雁斌博士，通讯作者为马教授。其他城大的合作者包括陈苇恩教授、余君岳教授以及博士生吴谈和黎皓致。上述研究获得香港研究资助局优配研究金、香港食物及卫生局医疗卫生研究基金，以及深圳市科技创新委员会的支持。
