人脑特异性促红细胞生成素剪接变体hS3在神经系统疾病中的表达特征及其通过D-螺旋衍生肽PD29介导的神经保护机制研究

《Frontiers in Cellular Neuroscience》：Non-hematopoietic erythropoietin splice variant is produced in the diseased human brain and confers neuroprotection

本文首次揭示人脑特异性促红细胞生成素（EPO）剪接变体hS3在缺血性及炎症性神经系统疾病中表达上调，并通过无细胞合成糖基化hS3及D-螺旋衍生肽PD29显著增强人干细胞源性神经元在氧糖剥夺（OGD）模型中的抗凋亡作用。研究证实hS3通过调控凋亡相关长链非编码RNA（lncRNA）及代谢重编程（如氧化磷酸化OXPHOS、三羧酸循环TCA cycle等）发挥神经保护功能，为神经系统疾病治疗提供新靶点。

　　

人脑hS3表达特征与疾病关联

通过BaseScope双链检测技术首次在人类脑组织中发现EPO剪接变体hS3的mRNA表达。在缺血性中风（卒中）和原发性进展型多发性硬化（PPMS）患者脑组织中，hS3表达量超过经典EPO，而在肌萎缩侧索硬化（ALS）患者脑中呈现相反趋势。多项式模型分析显示hS3与EPO表达呈三次方曲线关系（R²=0.8607），提示其在缺血/炎症条件下存在协同放大调控机制。

无细胞合成hS3的技术突破

采用昆虫Sf21细胞裂解物体系实现hS3的无细胞糖基化合成，产量达15μg/mL。经PNGase F去糖基化验证和TF-1细胞增殖实验证实，合成hS3保留完整糖基化结构且无促红细胞生成活性，为神经保护研究提供高纯度工具蛋白。

微型化OGD卒中模型的建立

在8孔腔室载玻片（0.8cm²/孔）中构建人诱导多能干细胞（hiPSC）与人胚胎干细胞（hESC）源性神经元的分化体系。通过0.3%氧浓度+无葡萄糖平衡盐溶液（BSS）处理8小时，成功诱导45%细胞损伤（乳酸脱氢酶LDH释放法），为高通量药物筛选奠定基础。

hS3及其衍生肽的神经保护效能

单次给药实验显示，20ng/mL hS3在OGD前48小时处理可降低神经元损伤18.7%（p<0.05）。值得注意的是，新型D-螺旋衍生肽PD29（3.5kDa）保护效果达27%，显著优于全长hS3（20.7%）及A-螺旋肽PA17（15.2%）。蛋白结构预测提示PD29可能与半胱天冬酶-3（caspase-3）亚基存在23.7%序列同源性，或通过模拟伪底物机制增强抗凋亡作用。

长期hS3干预的转录组学重构

连续29天给予20ng/mL hS3使神经元OGD损伤降低43%。RNA测序发现：

1. 1.
   凋亡相关基因呈现剂量依赖性调控：色氨酸羟化酶1（TPH1）上调，γ-谷氨酰转移酶5（GGT5）等下调
2. 2.
   90.5%的差异表达lncRNA被上调，包括KCNQ1OT1、MALAT1、MIR17HG等卒中相关分子
3. 3.
   代谢通路全面抑制：氧化磷酸化（OXPHOS）、三羧酸循环（TCA cycle）、电子传递链（ETC）等关键途径均下调

细胞分化与周期调控特性

免疫荧光与转录组数据证实，hS3处理不改变神经元（TUBB3⁺）、星形胶质细胞（GFAP⁺/S100B⁺）等亚型比例，但早期（分化第15天）即引起细胞周期相关基因下调。这与细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDKN）家族激活相符，提示hS3通过G₀/G₁期阻滞促进分化成熟。

CRLF3受体的核心作用

研究支持hS3通过细胞因子受体样因子3（CRLF3）介导神经保护，该受体已知可诱导G₀/G₁期阻滞并调控突触囊泡运输。D-螺旋肽PD29的高效性提示其可能靶向CRLF3特异性结合域，为开发非造血性神经保护剂提供新策略。