《Molecular Neurobiology》:Ptbp2 Alleviates Neuroinflammation and Blood–brain Barrier Disruption via Modulating Microglial Polarization in Ischemic Stroke
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本研究揭示了RNA结合蛋白Ptbp2在缺血性脑卒中中的新机制:通过抑制NF-κB通路调控小胶质细胞M1/M2极化,改善糖酵解代谢异常,最终减轻神经炎症并保护血脑屏障完整性。该发现为卒中治疗提供了新的潜在靶点。
脑卒中如同一场突如其来的脑内"地震",而缺血性脑卒中更是占据了其中八成比例。当大脑血管被血栓堵塞,脑组织因缺氧而受损,随之而来的神经炎症如同"余震"般加剧损伤。在这场危机中,小胶质细胞——大脑中的免疫卫士,本应保护神经元,却常常"失控"转化为促炎的M1表型,释放大量炎症因子,进一步破坏血脑屏障(BBB)这道"防火墙"。更棘手的是,这些激活的小胶质细胞还会发生代谢重编程,像"加油门"般加速糖酵解,为炎症"火上浇油"。目前临床上虽有溶栓和取栓等血管再通手段,但治疗时间窗窄且无法有效控制后续炎症反应,因此寻找能调节免疫代谢平衡的新靶点迫在眉睫。
近日发表在《Molecular Neurobiology》上的一项研究,首次揭示了RNA结合蛋白Ptbp2在调节卒中后神经炎症中的关键作用。研究人员发现,Ptbp2如同一个"分子开关",能够通过调控NF-κB信号通路,将小胶质细胞从促炎的M1表型转向抗炎的M2表型,同时抑制病理性糖酵解,最终减轻血脑屏障损伤和脑梗死体积。
研究团队采用多层次技术方法验证这一机制。在临床层面,他们分析了30名卒中患者和25名健康对照的外周血单个核细胞(PBMC)中Ptbp2表达与炎症指标的相关性。在动物层面,通过大脑中动脉闭塞(tMCAO)模型模拟缺血性卒中,并利用腺相关病毒(AAV)在体调控Ptbp2表达。在细胞层面,采用BV2小胶质细胞系和bEnd.3脑微血管内皮细胞系,通过氧糖剥夺(OGD)和脂多糖(LPS)刺激构建体外模型。关键技术包括RNA测序(RNA-seq)进行转录组分析,免疫荧光染色观察蛋白定位,Western blot检测蛋白表达,以及酶联免疫吸附试验(ELISA)定量炎症因子。
Ptbp2在缺血性脑卒中后下调且与NF-κB通路激活相关
RNA测序分析显示,卒中后小鼠脑组织中Ptbp2表达显著下调,而NF-κB信号通路显著富集。Western blot和qPCR结果证实,tMCAO组Ptbp2蛋白和mRNA水平均显著低于假手术组,提示Ptbp2可能通过NF-κB通路参与卒中后神经炎症过程。
Ptbp2过表达改善卒中后神经功能并减小梗死体积
通过TTC和尼氏染色评估发现,Ptbp2过表达组(tMCAO+oe-P2)脑梗死体积显著小于tMCAO组,梗死核心区从43%减少至13%。行为学测试显示,Ptbp2过表达组在改良神经严重程度评分(mNSS)、旋转棒测试和粘附物移除测试中均表现更好,表明Ptbp2上调能显著改善卒中后神经功能。
Ptbp2过表达在体内外抑制小胶质细胞M1极化
免疫荧光染色显示,Ptbp2过表达降低了CD86+/Iba-1+细胞比例,增加了Arg-1+/Iba-1+细胞比例。Western blot和qPCR结果一致表明,Ptbp2过表达下调M1标志物CD86表达,上调M2标志物Arg-1表达。相反,Ptbp2敲低则加重了梗死体积和神经功能缺损,并特异性增强促炎反应。
Ptbp2减轻脑梗死中的血脑屏障破坏
伊文思蓝染色显示Ptbp2过表达减少血脑屏障渗漏。免疫荧光和Western blot证实Ptbp2过表达增加了梗死周围皮层中紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达,表明Ptbp2能保护血脑屏障完整性。
Ptbp2通过调节小胶质细胞极化防止血脑屏障损伤
体外共培养实验表明,来自Ptbp2过表达BV2细胞的条件培养基能减轻OGD引起的内皮细胞损伤,恢复ZO-1和Occludin表达。这种保护作用可被NF-κB激活剂PMA逆转。进一步实验证实TNF-α直接破坏血脑屏障完整性,而TNF-α中和抗体能逆转这一效应。
Ptbp2通过抑制NF-κB通路调节小胶质细胞极化
Western blot发现Ptbp2过表达降低磷酸化p65(pp65)和TNF-α水平。NF-κB激活剂PMA处理逆转了Ptbp2的抗炎作用,证明Ptbp2通过NF-κB通路发挥调节作用。ELISA检测显示Ptbp2过表达降低TNF-α水平,提高IL-10水平。
Ptbp2通过抑制NF-κB通路调节糖酵解重编程
研究显示卒中后糖酵解关键酶LDHA、GLUT1、HK2和PFKFB3表达升高,而Ptbp2过表达抑制这种异常激活。PMA处理逆转了Ptbp2对糖酵解的抑制作用,表明Ptbp2通过NF-κB通路协调免疫代谢重编程。
Ptbp2水平与卒中患者TNF-α、NIHSS和mRS评分相关
临床样本分析显示,卒中患者外周血Ptbp2水平显著低于对照组,且与TNF-α水平、美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分和90天改良Rankin量表(mRS)评分呈负相关。ROC曲线分析表明Ptbp2对不良预后有预测价值(AUC=0.77)。
研究结论表明,Ptbp2通过抑制NF-κB通路,调节小胶质细胞极化状态和糖酵解代谢,减轻卒中后神经炎症和血脑屏障损伤。这一发现不仅揭示了免疫代谢调控的新机制,也为卒中治疗提供了潜在靶点。讨论部分指出,虽然NF-κB通路是关键机制,但Ptbp2作为RNA结合蛋白可能还通过转录后调控直接影响代谢酶表达。此外,Ptbp2在神经元中的直接保护作用也值得进一步研究。该研究的创新在于首次将Ptbp2与卒中后免疫代谢调控联系起来,为开发综合调节炎症、代谢和免疫的卒中治疗策略奠定了理论基础。