《Advanced Science》:AXL Promotes Ischemic Myelin Repair Through Alleviating Myelin Debris Deposition and Lipid Droplets Accumulation
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本文揭示了缺血性脑卒中后小胶质细胞AXL受体在促进白质修复中的关键作用。研究发现,AXL通过EGR1-SMPD1轴调控鞘脂代谢,有效缓解小胶质细胞中髓鞘碎片清除障碍和脂滴异常蓄积,从而改善长期神经功能缺损。该研究为卒中后白质损伤修复提供了新的治疗靶点。
2.1 缺血性脑卒中后小胶质细胞AXL表达显著上调
通过免疫荧光染色和流式细胞术分析发现,在短暂性大脑中动脉闭塞(tMCAO)模型小鼠中,小胶质细胞AXL在皮层和纹状体区域表达显著上调,在卒中后7-14天达到峰值,并持续高表达至28天。三维重建图像显示AXL阳性小胶质细胞与髓鞘碎片存在密切的空间关联,表明其具有活跃的吞噬功能。同时,溶酶体标志物CD68的表达也在缺血半球升高,进一步证实了小胶质细胞的吞噬活性增强。
2.2 小胶质细胞AXL改善长期卒中预后
利用Cx3cr1CreERT2工具鼠构建小胶质细胞特异性AXL条件性敲除(cKO)模型,研究发现AXL缺失导致小鼠在tMCAO后21-28天出现更严重的运动和认知功能缺损。旋转棒实验和粘附物去除测试显示AXL cKO小鼠运动协调性和感觉运动功能恢复较差。Morris水迷宫实验进一步证实AXL cKO小鼠空间学习和记忆能力受损。磁共振成像和MAP2染色显示AXL cKO小鼠梗死体积更大,表明白质损伤更为严重。
2.3 小胶质细胞AXL促进髓鞘碎片清除和少突胶质细胞成熟
弥散张量成像显示AXL cKO小鼠各向异性分数比值降低,平均扩散率比值升高,表明白质完整性受损。电镜观察发现AXL cKO小鼠有髓轴突数量减少,g比值降低。免疫荧光染色显示AXL cKO小鼠髓鞘碎片沉积增加,成熟少突胶质细胞数量减少,而少突胶质前体细胞数量无显著变化,表明AXL主要通过促进少突胶质细胞分化来促进髓鞘修复。
2.4 小胶质细胞AXL缓解卒中后脂滴沉积
通过油红O染色和BODIPY染色发现,AXL cKO小鼠在tMCAO后出现显著的脂滴积累,且在7天达到高峰并持续至晚期。流式细胞术分析显示AXL cKO小鼠BODIPY阳性小胶质细胞比例和平均荧光强度均显著升高,表明AXL缺失导致小胶质细胞脂代谢紊乱。
2.5 AXL缺陷小胶质细胞表现为早期吞噬功能降低和晚期脂滴积累
在原代小胶质细胞氧糖剥夺/髓鞘碎片刺激(OAM)模型中,AXL缺陷小胶质细胞在早期表现为髓鞘碎片吞噬能力下降,但在12小时达到吞噬饱和。值得注意的是,AXL缺陷小胶质细胞在6小时就开始出现脂滴积累,且在去除髓鞘碎片后仍持续增加。C11-BODIPY探针检测显示AXL缺陷小胶质细胞早期非过氧化脂质减少,晚期过氧化脂质显著增加,伴随炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β分泌增多。
2.6 AXL缺陷小胶质细胞显示严重的炎症反应和鞘脂代谢功能障碍
RNA测序分析发现AXL缺陷小胶质细胞中炎症相关基因(Il1b、Il6、Tnf)、趋化因子基因(Ccl2、Ccl3、Ccl4)和脂代谢相关基因(Plin2、Mgll、Apoe、Smpd1)表达异常。基因集富集分析显示炎症反应通路激活,而鞘脂代谢通路抑制。qPCR验证了AXL缺陷小胶质细胞中Smpd1表达显著下调。
2.7 AXL通过上调EGR1表达调节SMPD1转录
机制研究发现,AXL通过激活EGR1转录因子来调控Smpd1的表达。染色质免疫沉淀实验证实EGR1可直接结合Smpd1启动子区的两个特异性位点。EGR1抑制剂处理可降低SMPD1表达并增加脂滴积累,而在AXL缺陷细胞中无附加效应,表明AXL通过EGR1-SMPD1轴调控脂代谢。
2.8 补充ASM缓解AXL cKO小鼠脂滴沉积和缺血性白质损伤
脑室内注射重组酸性鞘磷脂酶(ASM)可显著改善AXL cKO小鼠的神经功能恢复,减少梗死体积,降低SMI32/MBP比值,改善白质完整性,并减少脂滴积累。即使在tMCAO后24小时给药,ASM仍能改善急性期行为学表现并减少脂滴积累,表明靶向鞘脂代谢是治疗缺血性白质损伤的有效策略。
3 讨论
本研究系统阐述了小胶质细胞AXL在缺血性脑卒中后白质修复中的关键作用。AXL通过调控EGR1-SMPD1信号轴,促进髓鞘碎片清除,维持脂代谢稳态,抑制炎症反应,从而改善长期神经功能预后。这些发现为卒中后白质损伤的治疗提供了新的靶点和策略。
4 实验方法
研究使用了8-10周龄雄性C57BL/6J小鼠,通过tMCAO模型模拟缺血性脑卒中。采用小胶质细胞特异性AXL条件性敲除小鼠,通过行为学测试、免疫组化、电镜、流式细胞术、RNA测序、Western blot等多种技术手段,全面评估了AXL在卒中后白质修复中的作用机制。