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鳶尾素通過調控AMPK/MerTK自噬與SYK/ROS炎癥通路抑制創傷性腦損傷進展的機制研究
《Scientific Reports》:Irisin suppressed the progression of TBI via modulating AMPK/MerTK/autophagy and SYK/ROS/inflammatory signaling
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月05日 來源:Scientific Reports 3.8
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本研究針對創傷性腦損傷(TBI)后神經炎癥和細胞凋亡的臨床難題,揭示運動激素鳶尾素(Irisin)通過激活AMPK/MerTK通路促進自噬、抑制SYK/ROS介導的炎癥反應,顯著改善TBI小鼠空間記憶并減少神經元死亡,為TBI治療提供新靶點。
創傷性腦損傷(TBI)是全球范圍內致殘率最高的神經系統疾病之一,每年約250萬人受累。這種由外力沖擊導致的腦功能障礙不僅會引發原發性損傷,更會觸發級聯式繼發反應——局部缺血、出血性炎癥和氧化應激共同構成"二次打擊",導致軸突變性、髓鞘脫失等不可逆損傷。盡管臨床已有多種干預手段,但針對TBI后神經炎癥和細胞凋亡的調控始終缺乏高效治療方案。近年來,運動介導的肌肉因子鳶尾素(Irisin)因其在代謝調控和神經保護中的雙重作用備受關注,但其在TBI中的具體機制仍是未解之謎。
河北醫科大學第二醫院神經外科張闊團隊在《Scientific Reports》發表的研究,首次系統闡明了Irisin通過AMPK/MerTK自噬通路與SYK/ROS炎癥信號的交叉調控緩解TBI的分子機制。研究人員采用生物信息學分析篩選TBI差異表達基因,建立可控皮質沖擊小鼠模型,通過Morris水迷宮評估認知功能,結合TUNEL、尼氏染色等組織學分析,并利用BV2小膠質細胞模型開展機制探索。
生物信息學分析
通過GEO數據庫GSE2871數據集篩選TBI后4/24小時的差異表達基因(DEGs),GO分析顯示NF-κB和MAPK信號通路顯著富集,KEGG提示NADPH氧化酶復合體參與早期炎癥反應,為后續實驗提供方向。
Irisin改善TBI小鼠行為學與病理損傷
水迷宮實驗顯示Irisin處理組逃避潛伏期縮短42%(p<0.01),目標象限停留時間增加2.3倍。HE染色證實Irisin-H組(100μg/kg)損傷面積較模型組減少67%,與AMPK激動劑AICAR組效果相當。Western blot顯示Irisin使NLRP3炎癥小體表達降低58%而Arg-1(M2型微細胞標記物)升高2.1倍,提示其抗炎作用。
AMPK/MerTK通路激活
Irisin處理使p-AMPK和p-MerTK蛋白表達分別增加3.2倍和2.8倍(p<0.01),同時自噬標志物LC3II和Beclin-1顯著上調。當使用MerTK抑制劑UNC2541時,即便存在AMPK激動劑AICAR,自噬增強效應仍被逆轉,證實MerTK是AMPK下游關鍵效應分子。
SYK/ROS炎癥軸抑制
在紅細胞刺激的BV2細胞中,Irisin使SYK磷酸化水平降低71%,ROS生成減少62%(p<0.01)。Q-PCR顯示IL-1β、TNF-α等促炎因子mRNA表達下降3-5倍,而抗炎因子YM-1上調2.4倍。流式證實Irisin+AICAR組凋亡率僅8.7%,較模型組(34.2%)顯著改善。
討論與展望
該研究創新性發現:Irisin通過整合素αVβ5受體激活AMPK,進而磷酸化MerTK促進凋亡細胞清除;同時抑制SYK-PU.1正反饋環路,阻斷ROS-NLRP3炎癥小體活化。這種"雙通路調控"模式為TBI治療提供了新思路——既增強神經保護性自噬,又抑制炎癥性焦亡。但研究局限在于7天觀察周期未能評估長期神經再生效果,未來需在慢性TBI模型中驗證。臨床轉化方面,鑒于Irisin作為內源性激素的安全性優勢,其有望成為繼米諾環素后又一具有前景的神經保護劑候選分子。
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