Purα通过抑制P2X7R/NLRP3/Caspase-1通路减轻新生儿缺氧缺血性脑损伤的机制研究

《Brain Research Bulletin》：Purα overexpression mitigates neonatal hypoxic-ischemic brain damage by inhibiting neuronal pyroptosis via the P2X7R/NLRP3/Caspase-1 pathway

本研究针对目前新生儿缺氧缺血性脑损伤（HIBD）缺乏有效治疗手段的临床难题，探讨了Purα在HIBD中的神经保护作用及机制。研究人员通过体内外实验证实，Purα过表达能够显著减轻脑梗死体积，改善神经功能，并首次发现其通过抑制P2X7R/NLRP3/Caspase-1信号通路来抑制神经元焦亡。该研究为HIBD的治疗提供了新的潜在靶点，具有重要的理论价值和临床转化意义。

　　

每年全球有70万至120万新生儿受到缺氧缺血性脑损伤（Hypoxic-Ischemic Brain Damage, HIBD）的影响，其中15%-25%的患儿在新生儿期死亡，高达25%的幸存者会发展为癫痫、脑瘫和智力障碍等严重神经系统后遗症。目前，亚低温治疗是唯一经证实对新生儿HIBD有效的疗法，但其疗效有限，且治疗时间窗狭窄（出生后6小时内），导致许多患儿错失治疗机会。因此，寻找新的治疗靶点对改善HIBD患儿的预后至关重要。

在这项发表于《Brain Research Bulletin》的研究中，中南民族大学生物医学工程学院闵加威教授团队将目光投向了Purα（Purine-rich element-binding protein α）这一多功能DNA/RNA结合蛋白。Purα在基因转录和神经系统调控中发挥重要作用，但其在新生儿HIBD中的具体角色尚不明确。研究人员发现，在HIBD模型小鼠脑组织和经历氧糖剥夺/再灌注（Oxygen-Glucose Deprivation/Reoxygenation, OGD/R）的原代皮层神经元中，内源性Purα蛋白水平显著降低，提示Purα可能参与HIBD的病理过程。

为了验证这一假设，研究团队通过慢病毒载体在体内外实现Purα的过表达。在体内实验中，研究人员建立了新生小鼠HIBD模型，通过脑室内注射递送Purα过表达慢病毒。结果显示，Purα过表达有效减少了脑梗死体积，改善了神经元损伤，减轻了脑萎缩，并显著改善了HIBD小鼠的短期和长期神经行为功能。在体外实验中，Purα过表达显著提高了OGD/R处理的皮层神经元活力，减少了细胞死亡。

机制探索方面，RNA测序分析发现嘌呤能2X7受体（P2X7R）是Purα的潜在下游靶点。进一步的研究表明，Purα过表达抑制了P2X7R的表达，并进而抑制了NLRP3/Caspase-1通路的激活，具体表现为P2X7R、NLRP3、Caspase-1、cleaved Caspase-1、GSDMD-N和IL-1β水平的降低。免疫荧光染色结果也证实，Purα过表达降低了P2X7R、NLRP3和cleaved Caspase-1阳性神经元的比例。

本研究采用的关键技术方法包括：新生小鼠HIBD模型建立、原代皮层神经元培养与OGD/R模型、慢病毒介导的基因过表达、TTC染色评估脑梗死、H&E和Nissl染色观察组织形态、神经行为学测试、CCK-8法和PI染色检测细胞活力与死亡、Western blotting和免疫荧光分析蛋白表达、RNA测序与生物信息学分析。

3.1. Purα在体内外HIBD模型中表达下调

研究人员发现，在HIBD后6小时，新生小鼠脑组织中Purα蛋白水平开始显著降低，这种下调持续至少24小时。同样，在OGD/R处理的皮层神经元中，Purα表达也显著下降，表明Purα参与HIBD的病理过程。

3.2. Purα过表达在体内HIBD模型中发挥保护作用

通过慢病毒介导的Purα过表达有效减轻了HIBD引起的脑损伤。TTC染色显示Purα过表达显著减少脑梗死体积，H&E和Nissl染色表明其改善神经元形态和排列，TUNEL染色证实其减少神经元凋亡。

3.3. Purα过表达改善神经行为功能并减轻脑萎缩

行为学测试显示，Purα过表达显著改善了HIBD小鼠的短期（地理反射、抓握测试、悬崖回避测试）和长期（转角测试、Y迷宫测试、抓握力测试）神经功能。同时，Purα过表达显著减轻了HIBD引起的脑组织萎缩。

3.4. Purα过表达减轻体外OGD/R诱导的神经元损伤

在原代皮层神经元中，Purα过表达显著提高了OGD/R处理后的细胞活力，减少了PI阳性细胞比例，证实了其直接的神经保护作用。

3.5. RNA测序鉴定Purα的潜在靶点

转录组分析发现Purα过表达调控562个差异表达基因，其中P2X7R和Caspase-1可能是Purα发挥作用的关键靶点。KEGG富集分析显示差异基因显著富集于NOD样受体信号通路。

3.6. Purα过表达通过P2X7R/NLRP3/Caspase-1信号通路减轻体外神经元焦亡

Western blotting和免疫荧光结果显示，Purα过表达显著降低了OGD/R诱导的P2X7R、NLRP3、Caspase-1、cleaved Caspase-1、GSDMD-N和IL-1β的表达升高，表明其通过抑制P2X7R/NLRP3/Caspase-1通路来抑制神经元焦亡。

3.7. Purα过表达通过P2X7R/NLRP3/Caspase-1信号通路减轻体内神经元焦亡

在HIBD模型小鼠脑组织中，Purα过表达同样显著降低了焦亡相关蛋白的表达水平，证实其在体内也具有抑制神经元焦亡的作用。

本研究首次揭示了Purα在新生儿HIBD中的神经保护作用及其机制。研究发现Purα通过抑制P2X7R/NLRP3/Caspase-1信号通路，减轻HIBD后的神经元焦亡，从而发挥脑保护作用。这一发现不仅深化了对HIBD发病机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。尽管研究存在一定局限性，如未能使用Purα敲除模型验证其必要性，以及尚未明确Purα调控P2X7R的直接分子机制，但本研究为Purα作为HIBD治疗靶点的转化研究奠定了重要基础。未来研究可进一步探索Purα在胶质细胞中的作用及其与其他上游信号通路的交互作用，为全面理解其在HIBD中的保护机制提供更多证据。