《Scientific Reports》：Selective antagonism of adenosine A2A receptor reduces hypobaric hypoxia-induced neuroinflammation by inhibiting cGAS-STING pathway
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本研究针对高原低压缺氧（HY）导致的认知功能障碍，系统探讨了腺苷A2A受体（ADORA2A）的关键作用及机制。研究人员发现HY特异性地上调海马ADORA2A表达，采用其选择性拮抗剂KW6002干预后，显著改善了小鼠的空间学习记忆能力，减轻了血脑屏障（BBB）破坏、氧化应激及神经炎症。机制研究表明，KW6002通过抑制cAMP/EPAC1/VDAC1通路，减少线粒体DNA（mtDNA）释放，进而阻断cGAS-STING通路的激活。该研究揭示了ADORA2A作为HY认知损伤的新靶点，为防治高原脑病提供了潜在策略。
随着人类活动范围向高海拔地区扩展，高原环境对健康的影响日益受到关注。其中，低压缺氧（Hypobaric Hypoxia, HY）是高原环境中最主要的威胁因素之一。大脑作为人体耗氧量最高的器官，对缺氧极为敏感，尤其是与学习记忆密切相关的海马区。长期或急性暴露于高原低压缺氧环境，可导致注意力下降、空间记忆和工作记忆受损等认知功能障碍，严重影响着数百万常住或短期进驻高原人群的生活质量与工作效能。尽管既往研究提示血脑屏障破坏、氧化应激和神经炎症是HY诱导认知障碍的关键驱动因素，但其深层的分子机制仍未完全阐明，这在一定程度上制约了有效防治策略的开发。
腺苷是一种重要的内源性神经调节物质，通过其受体参与多种脑功能的调控。腺苷受体有四种亚型，其中腺苷A2A受体（Adenosine A2AReceptor, ADORA2A）在病理状态下的大脑中被发现表达上调，其拮抗剂在帕金森病等神经退行性疾病模型中显示出神经保护潜力。临床上使用的ADORA2A拮抗剂伊曲茶碱（Istradefylline, KW6002）已获批用于帕金森病的辅助治疗。然而，ADORA2A在高原低压缺氧所致认知障碍中是否扮演关键角色，其具体作用机制如何，尤其是与近年来备受关注的先天免疫信号通路cGAS-STING是否存在关联，仍有待揭示。cGAS-STING通路是细胞质DNA感知的核心通路，在阿尔茨海默病等神经退行性疾病的神经炎症中起重要作用。缺氧是否可能通过某种机制导致线粒体DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）泄漏至胞质，进而激活cGAS-STING通路引发炎症级联反应，是本研究试图解答的科学问题。
为此，研究人员在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果。他们建立了一个模拟7000米海拔低压缺氧环境（14天暴露）的小鼠模型，以此模拟高原缺氧条件。研究综合运用了行为学评估（包括莫里斯水迷宫和新物体识别测试）、组织病理学分析（如H&E和尼氏染色）、血脑屏障通透性检测（伊文思蓝渗出实验）、超微结构观察（透射电子显微镜）、分子生物学技术（如蛋白质印迹、定量实时聚合酶链反应、酶联免疫吸附测定）、以及RNA测序（RNA-seq）等多种技术手段，并在BV2小胶质细胞系上进行了体外验证。
研究首先发现，在HY暴露后，小鼠海马组织中四种腺苷受体亚型（ADORA1, ADORA2A, ADORA2B, ADORA3）中，仅有ADORA2A在mRNA和蛋白水平被特异性显著上调。这一发现提示ADORA2A可能是HY应激下的关键响应分子。
随后，研究人员使用ADORA2A的选择性拮抗剂KW6002进行干预。行为学实验结果表明，KW6002治疗显著改善了HY暴露引起的小鼠认知功能障碍。在莫里斯水迷宫测试中，KW6002处理缩短了小鼠寻找隐藏平台的逃避潜伏期，并增加了平台穿越次数。在新物体识别测试中，KW6002提高了小鼠对新物体的辨别指数和偏好指数，表明其学习记忆能力得到恢复。
组织学分析显示，KW6002减轻了HY引起的海马神经元损伤，包括齿状回和CA3区的神经元核固缩和染色加深。同时，KW6002有效保护了血脑屏障的完整性，减少了伊文思蓝的渗出，并上调了紧密连接蛋白（ZO-1, Occludin, Claudin-1）的表达水平。
在突触可塑性方面，免疫荧光染色显示KW6002增加了海马NeuN阳性神经元的数量。透射电镜观察进一步证实，KW6002改善了HY导致的突触超微结构异常，如突触后致密物厚度减少、突触间隙增宽、突触囊泡数量减少等。蛋白质印迹分析表明，KW6002逆转了HY引起的突触相关蛋白（PSD95, SYN1, ARC, BDNF）的下调。
氧化应激是HY脑损伤的另一重要环节。研究发现KW6002治疗降低了海马组织中脂质过氧化产物MDA的水平，提高了抗氧化酶（GSH, SOD, CAT）的活性，并激活了抗氧化防御关键通路Nrf2/HO-1。
为了深入探究机制，研究人员进行了RNA测序。KEGG通路富集分析提示，KW6002的神经保护作用与抑制炎症通路相关。ELISA检测证实，KW6002显著降低了海马组织中促炎细胞因子（IL-1β, IL-6, TNF-α, IL-18）的水平。进一步的机制探索聚焦于cGAS-STING通路。蛋白质印迹结果显示，HY暴露激活了cGAS-STING通路，表现为cGAS、磷酸化STING（p-STING）和磷酸化IRF3（p-IRF3）蛋白水平的升高，而KW6002处理则有效抑制了该通路的激活。
那么，HY是如何触发cGAS-STING通路的呢？研究将目光投向了线粒体。透射电镜观察发现HY导致线粒体嵴模糊、异常线粒体数量增加，而KW6002缓解了这些损伤。重要的是，qPCR和免疫荧光染色检测均表明，HY引起了胞质中线粒体DNA（mtDNA）的积聚，而KW6002处理减少了mtDNA的泄漏。已知线粒体通透性转换孔（Mitochondrial Permeability Transition Pore, MPTP）的开放是mtDNA释放的关键通道。研究人员发现HY暴露提高了海马组织中第二信使cAMP的浓度，而KW6002降低了cAMP水平。作为cAMP的直接效应物，交换蛋白直接被cAMP激活1（Exchange protein directly activated by cAMP 1, EPAC1）可以与位于线粒体外膜的电压依赖性阴离子通道1（Voltage-dependent anion channel 1, VDAC1）相互作用，调节其开放。蛋白质印迹和免疫荧光共定位分析显示，KW6002降低了HY引起的线粒体EPAC1和VDAC1蛋白水平的升高以及两者的共定位。在BV2小胶质细胞模型中，KW6002同样抑制了缺氧诱导的炎症因子分泌以及EPAC1与VDAC1的相互作用。
本研究得出结论：高原低压缺氧特异性地上调脑内ADORA2A的表达。ADORA2A的激活通过增加cAMP产生，促进EPAC1和VDAC1在线粒体上的积累及相互作用，导致MPTP开放，mtDNA释放至胞质。胞质mtDNA随后被cGAS感知，激活STING-IRF3信号轴，驱动下游促炎细胞因子的产生，最终引发神经炎症和认知功能损伤。选择性拮抗ADORA2A受体（使用KW6002）能够有效阻断这一系列有害事件，从而发挥神经保护作用。
这项研究的意义在于，它不仅首次揭示了ADORA2A在HY诱导认知障碍中的核心地位，还阐明了其通过cAMP/EPAC1/VDAC1轴调控mtDNA释放和cGAS-STING通路激活的全新机制。这为理解高原脑病的发病机制提供了新的理论框架，同时也将临床上已使用的药物KW6002的应用前景拓展至高原相关认知障碍的防治领域，为开发针对高原缺氧性脑损伤的新药和治疗方法提供了重要的实验依据和潜在靶点。
