自发血管运动的研究现状：

自发血管运动（Spontaneous Vasomotion）是血管平滑肌细胞自发的、节律性的收缩与舒张，从而引起血管壁的振动或脉动，影响血流量和组织的血液与营养物质供应。它是独立于心脏跳动、神经支配或呼吸的血管壁张力的自发振荡。
自发血管运动最早于1852年由Thomas在蝙蝠翅膀上被首次观察到，自发脑血管运动（Spontaneous cerebral vasomotion）于1981年由Auer在开窗后的猫脑膜动脉上被首次观察到，而对于自发血管运动产生的完整机制和生理重要性至今仍未明确阐明。
一方面是由于21世纪前高时空分辨率活体成像设备的缺乏，自发血管的图像信息难以准确提取；而近年来双光子活体显微成像技术的问世克服了这一困难，这项技术成功提取了高时空分辨率的血管图像，但受限于没有全面系统的自发血管运动的分析方法，其研究仅仅停留在浅层的血管运动现象阐述。
基于此，西湖实验室的贾洁敏团队提出了一项全面系统的血管动力学分析算法，不仅仅描述了生理状况下小鼠脑动脉血管运动的基本特征，并实时记录分析（0-14 days）缺血性中风条件下小鼠脑动脉血管运动与脑血流遭遇的损伤及其恢复情况，最终通过转基因（ME-Linker）小鼠重新激活脑动脉的自发血管运动，实现最佳再灌注的同时改善神经损伤，以助于缺血性中风后脑血管的恢复。

自发血管运动的研究：

从基因编辑小鼠的培育、颅骨开窗手术、大脑中动脉梗阻模型（Middle Cerebral Artery Occlusion）的实施，再到通过双光子显微镜长期跟踪记录小鼠脑动脉血管运动，并根据激光散斑与激光多普勒血流检测技术刻画在脑组织层面的血流，贾洁敏团队共花费了近2年时间。

图1. 缺血性中风引起自发脑血管运动的长期损伤，血管运动与脑血流无再流现象存在联系

然而，仅仅在双光子图像上记录到脑血管运动在中风前后的差异有什么价值呢？应该如何从数据分析角度全面系统地量化并体现不同状态下小鼠脑血管自发运动的异同呢？贾洁敏团队的2021级博士生张益溢主导算法开发，又花费了近2年的时间成功实现血管动力学分析方法的从无到有，这项血管动力学分析方法集成了多种算法，包括血管直径与半径计算、频谱分析、基线平滑、异常值检测、动态时间规划、滑动交叉相关分析等，展现出更加系统全面的脑血管运动特征。

图2. 血管动力学定量分析方法的流程图

贾洁敏团队根据构建的血管动力学分析方法分别追踪分析了小鼠在中风前后脑血管自发运动、脑血管直径以及脑血流的基本特征变化。团队发现在缺血性中风条件下小鼠的自发血管运动会受到破坏，并且这种损伤是长期性的，而缺血性中风再灌注也会导致脑血流的无再流现象，自发血管运动损伤的时间窗口与脑血流中风再灌注后的无血流的时间窗口存在联系。值得注意的是，之前的研究表明血管舒张剂的使用可能有助于改善中风后的预后和恢复，但是贾洁敏团队第一次提出了不同的对待中风恢复的观点，他们发现缺血性中风损伤后的脑血液循环遭受的破坏与小动脉直径的变化无关，这暗示着舒张血管直径的方法并不能有效改善中风的预后与恢复，而相应地，如果修复中风破坏下脑血管自发运动的损伤，是否会有利于脑血流无再流现象的恢复呢？贾洁敏团队又迎来了一个更重要的问题与挑战，脑血管自发运动在脑血流的调节中到底扮演什么样的一个角色呢？

图3. 缺血性中风前后血管自发运动特征、脑血管直径与脑血流的基本特征变化

图4. 作为自发血管运动基础的平滑肌细胞内钙振荡在缺血性中风前后的特征变化

贾洁敏团队的助理研究员李金泽独立设计ME-Linker转基因小鼠，旨在增强细胞内线粒体与内质网之间的联系，通过在SMACreER:ME-Linker小鼠的平滑肌细胞中特异性过表达ME-Linker来束缚胞内的线粒体和内质网，从而实现了胞浆内钙离子稳态的恢复。进一步地，平滑肌细胞胞浆内钙离子稳态的恢复是否真的能够激活脑血管自发运动呢？而脑血管自发运动的重启会给缺血性中风再灌注无血流现象带来什么改变呢？

贾洁敏团队根据构建的血管动力学分析方法发现了SMACreER:ME-Linker小鼠在缺血性中风后脑动脉血管自发运动被重新激活，进一步地，毛细血管缺血性再灌注的无血流现象也得到了有效改善，脑动脉血管自发收缩舒张的恢复能够有效补充全脑的血液循环，减轻缺血性中风所带来的脑损伤。

后在贾洁敏导师的带领下，研究团队证明了脑动脉中维持自发血管运动可以实现缺血性中风后的最佳再灌注，并改善神经损伤，这对于预防缺血后无再流现象至关重要。这些研究结果为我们更好地理解大脑血管动力学机制提供了新的观点，并为探索脑卒中的治疗策略开辟了一条崭新的方向。

贾洁敏团队关于血管自发运动的研究在今年已接连发表两篇文章，第一篇是2024年3月发表在生物学领域综合类期刊Communications biology，题为"Ca²⁺oscillation in vascular smooth muscle cells control myogenic spontaneous vasomotion and counteract post-ischemic no-reflow"，西湖大学贾洁敏与贾洁敏团队助理研究员李金泽为本文的共同通讯作者，助理研究员李金泽与西湖大学2021级博士生张益溢为本文共同第一作者。

文章截图：

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s42003-024-06010-1

第二篇是2024年5月发表在国际脑血流与代谢学会权威官方期刊Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism，题为"High-resolution vasomotion analysis reveals novel arteriole physiological features and progressive modulation of cerebral vascular networks by stroke"，西湖大学贾洁敏为本文的通讯作者，西湖大学2021级博士生张益溢，助理研究员李金泽以及西湖大学2021级博士生谢蕙祺为本文共同第一作者。

文章截图：

原文链接：

https://doi.org/10.1177/0271678X241258576

谢蕙祺在脑血管的双光子数据图像采集上做出了重要贡献，贾洁敏团队的其他成员都在课题开展期间提出了宝贵的意见与建议。这两篇文章是学科交叉的结晶，西湖大学2021级博士生张益溢的硕士专业为光学工程，正是因为他在硕士期间学习掌握的光学成像知识以及夯实的算法基础，使他与助理研究员李金泽的课题合作相得益彰，二人在学科交叉的火花中互帮互助，最终在导师的指导下取得了这两篇重要的科研成果。

中枢神经血管生物学实验室致力于探究脑血管和神经细胞的互作机制与网络，重点关注神经血管耦合、血管起源新型神经营养因子、血管运动的分子细胞机制，期望为最终实现绘制全脑神经血管链接组学解剖图谱和功能图谱，精准调控脑血流和成熟神经元存活的维持机制奠定理论基础。近5年的研究成果以通讯或共同通讯作者发表于Nature Neuroscience、Immunity、Communications Biology以及JCBFM等国际期刊。欢迎各位青年才俊加入我们的队伍，握手共同成长！

联系邮箱：jiajiemin@westlake.edu.cn