创伤性脑损伤(TBI)是世界范围内最常见的脑血管和神经损伤原因之一。为此，烟草烟雾(TS)已被证明通过氧化应激(OS)刺激促进血管炎症，神经血管损伤，脑血管和神经紊乱的风险，目标是血脑屏障(BBB)内皮等。最近有研究表明，像TS这样的病前条件可能会加重TBI后的脑损伤和影响恢复。

我们的研究通过体重下降模型研究了TBI损伤加重的机制。为此，我们将年龄为6 ~ 8周的雄性C57BL/6J小鼠长期暴露于发病前TS环境中3周。实验动物在到达目标物之前，在80厘米的距离上用30克金属重量自由降落法引导头部垂直重量下降。我们分析了损伤前、损伤后1小时、24小时和72小时小鼠的体力活动和体重。最后，处死小鼠，采集血液和脑样本，用于后续的生化和分子分析。Western blotting被用于评估Nrf2(一个关键的抗氧化转录因子)以及与血脑屏障完整性相关的紧密连接蛋白，包括ZO-1、Occludin和Claudin-5在脑组织均质中表达。检测血样中NF-kB(一种拮抗Nrf2活性的促炎转录因子)和促炎细胞因子IL-6、IL-10和TNF-α的水平。

我们的数据显示，与没有TS的实验小鼠相比，发病前TS显著促进了TBI炎症的增加和血脑屏障完整性的丧失。此外，与没有TS的TBI小鼠相比，TBI前长期暴露于TS的小鼠体重下降更明显，行为和运动活动缺乏，并且TBI后恢复更慢。

创伤性脑损伤是一个全球健康问题，也是造成50岁以下人员死亡和残疾的主要原因之一。据统计，全球大约有一半的人在一生中会经历一次或多次TBI事件。高活性氧(ROS，包括游离氧自由基和活性阴离子)促进氧化还原失衡引起的氧化应激已被证实在创伤后继发性脑损伤中发挥重要作用。近期研究表明，TS暴露与抗氧化反应系统受损及内皮生理功能紊乱有关。因此，TS是发生主要脑血管、神经炎症和退行性疾病的前驱因子。然而，吸烟作为一种常见的发病前因素，对其与脑外伤的关系以及对创伤后继发性脑损伤和脑外伤后[3]恢复的影响仍存在较大争议。

在本研究中，我们利用体重下降小鼠模型评估了慢性吸烟对脑损伤加重和脑损伤后恢复迟缓的病理生理机制的潜在影响。在这个模型中，释放一个固定的重量，根据一个确定的路径和高度进行自由落体。重量和掉落的高度决定了受伤的严重程度，从轻微到严重不等。选择这个模型是因为它能够模拟类似于在道路事故或跌倒中观察到的创伤性头部损伤。根据我们的结果，与对照组相比，两组烟熏小鼠都出现了体重下降，证实了TS的共同代谢刺激作用。在TBI诱导后，体重的纵向增加也被明显抑制，这与我们观察到的TBI后食欲下降的情况一致。与这些发现相一致的是，行为分析证实了在TBI之后和恢复过程中意识状态和意识状态也有类似的变化。而TS一直伴随着增加汽车活动作为一个独立的刺激,加上创伤性脑损伤时,它进一步沮丧活动时数据比较创伤性脑损伤的老鼠没有暴露于TS。创伤后复苏也对同一组相比显著降低。这些数据与TS导致的创伤后脑损伤严重程度的增加相一致，并与炎症生物标记物和血脑屏障完整性的分析很好地相关。

此外，TBI引起的神经炎症的系统性和微环境效应可以影响神经传递，特别是多巴胺能途径。后者在TBI继发性损伤以及行为和认知功能障碍中发挥重要作用。先前的研究表明，多巴胺失调可能在脑外伤后的行为缺陷中发挥重要作用，这可能是由于调节多巴胺的蛋白发生了改变。脑外伤后，多巴胺的释放被抑制，需要更高剂量的多巴胺来维持这种行为。此外，多巴胺能通路的改变也在TBI后烟草滥用的增加中得到证实，因为尼古丁是烟草烟雾的主要成分，是吸烟成瘾特性的基础。在慢性吸烟者中，尼古丁通过刺激大脑多个区域的尼古丁胆碱能受体(nAChR)增加多巴胺的释放。渴望和异常行为可能会启动和促进，因为增强的多巴胺释放后，长期的TS经验。另一方面，较高的尼古丁暴露可导致nAChR快速脱敏，导致nAChR功能[49]丧失。因此，慢性吸烟导致成瘾的发展，这与DA传输系统的功能障碍有关。

Nrf2是一种碱性区域-亮氨酸拉链(bZip)氧化还原敏感转录因子，是多种细胞保护反应的主要调控因子，控制细胞在有害胁迫下的氧化还原状态。正常情况下，Nrf2被其抑制剂kelch样ech相关蛋白1 (Keap1)定位于细胞质中。然而，在氧化应激或异种生物胁迫条件下，Keap1的半胱氨酸残基被氧化，Nrf2从Keap1解离。游离的Nrf2随后进入细胞核，与抗氧化反应元件(ARE)结合，从而促进基因转录。后者包括超过500个基因，包括1期和2期酶、氧化还原代谢的调节因子、ATP的产生和抗氧化剂(包括NADH和谷胱甘肽)，以及血脑屏障TJ的表达。根据有效的证据，Nrf2也促进抗炎介质、蛋白酶体的活性和其他参与线粒体生物发生的转录因子。根据最近的研究，Nrf2活性的抑制和Nrf2的损伤是加剧tbi诱导的氧化损伤和创伤后神经功能障碍的途径。这一数据强烈表明Nrf2在TBI和神经退行性疾病中起着重要的神经保护作用。既然Nrf2活性的上调可以减轻TBI诱导的脑损伤负担，那么Nrf2的正向调节可能通过降低氧化应激、炎症和保护血脑屏障完整性来改善TBI的预后。

根据这些发现，我们评估了发病前TS暴露和TBI对Nrf2表达水平的影响，以及其下游效应分子NQO-1和HO-1，这两种分子被认为具有急性解毒和细胞保护功能。我们的体内数据显示，Nrf2-ARE系统在TBI的作用下被激活。这一效应可能是由于Nrf2表达的直接调节活性以及Nrf2 ARE通路在创伤反应中的顺序激活。我们的研究结果与Li等人的研究结果一致，表明TBI后Nrf2、NQO-1和HO-1蛋白表达显著增强。然而，慢性TS暴露作为单独刺激会产生相反的效果，这也与我们小组最近发表的体内外观察结果一致。

GSH和GSSG的测量也证实了发病前慢性吸烟和TBI(单独或联合因素)的氧化应激影响。我们的数据显示，TS暴露作为一个独立因素导致GSH水平显著下降。发病前的TS暴露在创伤性脑损伤的综合效应也导致大幅下降的谷胱甘肽结合显著增加氧化形式GSSG。这些数据反映的影响TS Nrf2系统之前分析,进一步支持协同效应的概念。值得注意的是TS和TBI的同时作用，对谷胱甘肽(GSH + GSSG)的总水平产生负面影响。后一种情况表明谷胱甘肽的周转率较高，总体产量下降。谷胱甘肽的产生依赖于Nrf2系统的活性，Nrf2系统促进谷胱甘肽的合成，以及其他抗氧化作用。从GSH/GSSG比值计算中也可以看出，TBI中GSSG的适度但显著的升高，也表明氧化应激是由炎症单独介导的。与对照组相比，TBI中的谷胱甘肽水平似乎并未降低，这也与我们的研究结果一致，即Nrf2在损伤反应中上调，从而促进谷胱甘肽合成以应对急性应激源。作为一种共刺激，当TS暴露与TBI结合时，它消除了创伤后Nrf2的激活/上调，从而阻止了这一生理恢复系统被激活。

这项研究的缺点是只使用雄性小鼠，而没有使用混合性别的动物种群。鉴于这项研究的早期性质是评估TS对TBI损伤和TBI后恢复的影响，我们认为有必要尽量减少性别相关激素差异引起的生理反应(包括行为反应)的变异性。然而，我们小组最近的研究强调了可能的性别特异性细胞反应，慢性TS暴露影响2期酶和铁转运蛋白的表达水平。虽然这些对TS的不同反应的生理意义尚不清楚，但它们确实表明性别是一个潜在的危险因素，需要进行研究。因此，我们计划在后续研究中使用混合性别的动物种群，以确定性别对TBI和TBI术后恢复的影响的进一步证据(如果有的话)。研究的另一个限制是,我们只有两个采样点,在24和72 h。这个实验选择,不幸的是,限制了能力概要炎症活动具有抑制受损以来比较可以延伸和抗氧化反应只有在尊重之间的治疗,只有采样窗口。

虽然超出了本研究的范围，但未来的实验将专注于进一步详细说明TS影响TBI的并发底层机制。我们还将重点评估性别作为额外风险因素在TS-TBI相互作用中的影响，并进一步扩大评估电子烟对TBI的影响。以Nrf2为靶点，预防TS和其他血管共病引起的TBI恶化，可能为开发更有效的治疗方法提供一条可能的途径。后者对于那些不能戒烟的患者，或者那些最近戒烟但在完全恢复正常之前仍将在相当长的一段时间(几年)内处于发展为中枢神经系统紊乱的高风险的患者至关重要。关键的考虑必须延伸到其他几个可能阻碍这种重整过程的因素，包括每天吸烟的数量和类型，吸烟的年限，以及完全戒烟时的年龄。性别也可能扮演重要的角色。

虽然脑外伤后血脑屏障调节的治疗窗口期尚不清楚，但进一步了解脑外伤后血脑屏障功能障碍的调节机制将为新的治疗方法的发展提供必要的数据，包括更多选择性的治疗药物和治疗时机。

慢性吸烟是一种可改变的健康风险，是美国可预防死亡的第三大原因。在本研究中，TS对TBI的加重和延迟TBI术后恢复的影响采用失重模型进行研究。综上所述，我们发现TS促进脑外伤的脑血管损伤加重，并损害脑外伤后的愈合。我们的数据表明，发病前TS的影响是对TBI加重BBB损伤、OS损伤和炎症的生理抗氧化和抗炎反应的消除的结果。总的结果是，发病前的TS可能会加剧创伤后脑损伤的风险，延缓恢复。