The Structural and Molecular Basis of Blast-Induced Vascular Injury

创伤性脑损伤 (TBI) 已成为近年来死亡率和发病率的主要原因  伊拉克和阿富汗的冲突。  人们对 TBI 在慢性疾病中的作用存在很多担忧。  服兵役期间或服兵役后可能产生的认知和行为影响。 大多数伤害发生在  由于爆炸暴露，最近的冲突是轻微的创伤性脑损伤 (mTBI)。  血管损伤是  已被确定为爆炸伤的重要组成部分。  确实在以下条件下  在组织学水平上研究的模型中，大脑脉管系统的暴露似乎是  有选择性地脆弱。  使用微型计算机断层扫描 (CT) 扫描，我们发现爆炸  引起大脑血管系统的广泛衰减。  在分离的蛋白质组学研究中  受伤后两个月获得的微血管制剂是变化最大的之一  通过质谱 (MS) 鉴定的蛋白质被发现是神经胶质原纤维酸性蛋白 (GFAP)，  通过爆炸暴露而减少。  这一发现得到了 Western blotting 的证实  分离的微血管制剂。  GFAP 的损失似乎表明爆炸损伤后  星形细胞末足与脑血管分离，并且免疫染色  分离的微血管制剂支持了这一推测。  有趣的是，前 9 种蛋白质  MS 鉴定出其他几种是神经元中间丝蛋白，包括  神经丝重链 (NF-H) 和 α-internexin，与 GFAP 一样，随后减少  爆炸伤害。  这些蛋白质的损失表明神经末梢与神经末梢分离  脑血管也是如此。  胶质血管和神经血管连接中断可能会影响  大脑功能的数量。  拟议的研究将确定慢性结构和  低水平爆炸大鼠模型中爆炸损伤对脉管系统的功能影响  曝光。  这些研究将利用定量免疫组织化学、体视学、电子  显微镜检查、分离微血管制剂的蛋白质印迹、显微 CT 扫描和行为。  我们将检验爆炸损伤导致胶质血管和神经系统广泛丧失的假设  神经血管连接并确定功能后果。 我们还将确定  治疗是否可以改善创伤后应激障碍 (PTSD) 相关行为  该模型中发展的特征也会刺激胶质血管和神经血管连接  改善显微 CT 扫描中观察到的血管病理学。 后三分 将检查爆炸暴露情况（48 小时、6 周和 8 个月），以捕捉爆炸的演变  损伤从急性期进入亚急性期和慢性期。

Traumatic  brain  injury  (TBI)  has  been  a  major  cause  of  mortality  and  morbidity  in  the  recent  conflicts  in  Iraq  and  Afghanistan.  Much  concern  exists  over  the  role  of  TBI  in  the  chronic  cognitive and behavioral effects that can develop during or after military service. Most injuries in  the  recent  conflicts  have  been  mild  TBIs  (mTBIs)  due  to  blast  exposure.  Vascular  damage  is  well  established  as  a  significant  component  of  blast  injury.  Indeed  under  the  conditions  of  exposure in the model under study at the histological level the cerebral vasculature seems to be  selectively  vulnerable.  Using  micro  computed  tomography  (CT)  scanning  we  found  that  blast  induces  widespread  attenuation  of  the  brain  vasculature.  In  proteomic  studies  on  isolated  microvascular  preparations  obtained  two  months  following  injury  one  of  the  most  highly  altered  proteins  identified  by  mass  spec  (MS)  was  found  to  be  glial  fibrillary  acidic  protein  (GFAP),  which  was  decreased  by  blast-­exposure.  This  finding  was  confirmed  by  Western  blotting  on  isolated  microvascular  preps.  The  loss  of  GFAP  seemed  to  suggest  that  following  blast  injury  astrocytic  endfeet  were  becoming  detached  from  cerebral  vessels  and  immunostaining  of  isolated  microvascular  preps  supported  this  speculation.  Interestingly  of  the  first  9  proteins  identified  by  MS  several  others  were  neuronal  intermediate  filament  proteins  including  the  neurofilament heavy chain (NF-­H) and α-­ internexin, which like GFAP, were decreased following  blast  injury.  Loss  of  these  proteins  suggests  that  nerve  terminals  become  detached  from  cerebral  vessels  as  well.  Disrupted  gliovascular and  neurovascular  connections  could  affect  a  number  of  cerebral  functions.  The  proposed  studies  will  determine  the  chronic  structural  and  functional  consequences  of  blast  injury  on  the  vasculature  in  a  rat  model  of  low-­level  blast  exposure.  The  studies  will  utilize  quantitative  immunohistochemistry,  stereology,  electron  microscopy,  Western blotting  of  isolated  microvascular preps,  micro  CT  scanning and  behavior.  We  will  test  the  hypothesis  that  blast  injury  causes  widespread  loss  of  gliovascular  and  neurovascular connections and determine the functional consequences. We will also determine  whether  a  treatment  that  improves  the  post-­traumatic  stress  disorder  (PTSD)-­related behavioral  traits  that  develop  in  this  model  stimulates  gliovascular  and  neurovascular  connections  as  well  improves the vascular pathology observed on micro CT scanning. Three-­time points post-­ blast exposure  will  be  examined  (48 hours,  6  weeks  and  8  months)  to  capture the  evolution  of  the injury from acute into subacute and chronic phases.