《Molecular Neurobiology》：ERRα Knockout Promotes M2 Microglial Polarization and Inhibits Ferroptosis in Sepsis-Associated Brain Dysfunction
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膿毒癥相關腦功能障礙（SABD）死亡率高且發病機制不明。研究人員以 ERRα 敲除小鼠和盲腸結扎穿孔模型為研究對象，發現敲除 ERRα 可改善小鼠生存狀況等。該研究為 SABD 治療提供新策略。
膿毒癥，這個如同 “健康殺手” 般的存在，每年在全球范圍內引發數千萬病例，奪命無數，在中國，其死亡率更是高得驚人。而膿毒癥相關腦功能障礙（SABD），作為膿毒癥嚴重的神經系統并發癥，常常被人們忽視。約 70% 的膿毒癥患者會出現諸如意識受損、認知下降、精神狀態改變等神經癥狀，這些癥狀不僅會延長患者機械通氣時間和重癥監護病房（ICU）住院時長，還可能導致長期的認知障礙，嚴重影響患者的日常生活能力。更可怕的是，急性精神狀態改變的患者死亡率高達 49%，重度 SABD 患者的死亡風險更是輕度患者的 3.37 倍之多。然而，SABD 背后的分子機制卻如同迷霧一般，尚未被完全揭開，這極大地阻礙了對患者的有效治療。
與此同時，研究人員發現 SABD 患者存在明顯的性別差異，可原因卻無從知曉。雌激素相關受體 α（ERRα），作為核受體家族的一員，在大腦等高能代謝組織中大量表達，它在調節神經細胞能量代謝和抗氧化防御相關基因方面有著重要作用。但 ERRα 與 SABD 之間的關系，尤其是對小膠質細胞功能和炎癥反應的影響，幾乎是一片空白。小膠質細胞，作為中樞神經系統的常駐免疫細胞，在 SABD 發病過程中至關重要。在膿毒癥等病理刺激下，小膠質細胞會迅速活化，釋放炎癥因子和氧自由基，損害神經元功能和突觸連接。它會向促炎的 M1 表型轉變，分泌如腫瘤壞死因子 -α（TNF-α）和白細胞介素 - 1β（IL-1β）等促炎細胞因子，加劇組織損傷；而具有免疫調節和組織修復功能的 M2 表型，則會分泌白細胞介素 - 10（IL-10）等抗炎細胞因子。M1 和 M2 表型的平衡一旦被打破，就會引發慢性神經炎癥，這正是 SABD 發病的關鍵因素。此外，鐵死亡，一種由脂質過氧化引發的細胞死亡方式，在神經系統疾病發展中也扮演著重要角色。膿毒癥時鐵代謝失衡，可能通過小膠質細胞鐵死亡加重神經損傷�；谶@些問題，來自暨南大學附屬第一醫院、香港大學深圳醫院等機構的研究人員開展了相關研究，該研究成果發表在《Molecular Neurobiology》上。
為了探究 ERRα 在 SABD 中的作用，研究人員采用了多種關鍵技術方法。在細胞實驗方面，培養 BV2 小膠質細胞系，利用小干擾 RNA（siRNA）轉染技術敲低 ERRα 表達，通過細胞計數試劑盒 - 8（CCK8）法檢測細胞活力，酶聯免疫吸附測定（ELISA）檢測細胞因子水平，蛋白質免疫印跡法（Western blotting）檢測蛋白表達，實時熒光定量聚合酶鏈式反應（qPCR）檢測基因表達，流式細胞術檢測細胞內鐵離子含量和脂質過氧化水平。在動物實驗方面，構建 ERRα 基因敲除（KO）小鼠模型和 SABD 小鼠模型（通過盲腸結扎穿孔法（CLP）結合神經評分構建），運用免疫細胞化學 / 免疫熒光染色、蘇木精 - 伊紅（H&E）染色、透射電子顯微鏡（TEM）觀察組織形態和細胞超微結構變化，Western blotting 檢測相關蛋白表達，以此全面探究 ERRα 在 SABD 中的作用機制。
研究結果如下：
- ERRα 敲除改善 SABD 小鼠癥狀和生存狀況：構建 ERRα KO 小鼠模型和 SABD 小鼠模型后發現，ERRα KO-SABD 小鼠生存率高于野生型（WT）-SABD 小鼠。WT-SABD 小鼠在 32 小時時全部死亡，而 ERRα KO-SABD 小鼠在 48 小時時仍有 3 只存活。H&E 染色顯示，ERRα KO-SABD 小鼠海馬組織中小膠質細胞增生程度減輕，海馬結構更接近正常。
- ERRα 敲除減輕 SABD 神經炎癥：ELISA 檢測發現，ERRα KO-SABD 小鼠血清中腦損傷相關標志物神經元特異性烯醇化酶（NSE）和 S100 鈣結合蛋白 B（S100β）水平低于 WT-SABD 小鼠。同時，ERRα KO-SABD 小鼠海馬和血清中促炎細胞因子（TNF-α 和 IL-1β）表達下調，抗炎細胞因子（IL-10）表達上調。在 BV2 小膠質細胞實驗中，脂多糖（LPS）刺激會增加促炎細胞因子表達、降低抗炎細胞因子表達，而敲低 ERRα（ERRα-siRNA）和使用鐵死亡抑制劑 Fer-1 可逆轉這一現象，且不影響細胞活力。
- ERRα 敲除促進 SABD 中小膠質細胞向 M2 極化：免疫熒光染色結果表明，ERRα KO-SABD 小鼠中 M2 型小膠質細胞比例高于 WT-SABD 小鼠。在 LPS 誘導的 BV2 小膠質細胞中，ERRα-siRNA 可促使 M1 促炎表型向 M2 抗炎表型轉變。
- ERRα 敲除減輕 SABD 模型中海馬小膠質細胞鐵死亡：TEM 觀察發現，WT-SABD 小鼠海馬小膠質細胞線粒體變小、膜密度增加、嵴減少或消失，而 ERRα KO-SABD 小鼠線粒體大小、嵴排列和外膜均正常。流式細胞術檢測顯示，ERRα KO-SABD 小鼠小膠質細胞內游離鐵和活性氧（ROS）水平顯著低于 WT-SABD 小鼠。此外，ERRα KO-SABD 小鼠中與鐵死亡相關的基因和蛋白，如谷胱甘肽過氧化物酶 4（GPX4）、核因子 E2 相關因子 2（NRF2）、鐵蛋白重鏈 1（FTH1）表達增加，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶 1（NOX1）表達減少。在 BV2 小膠質細胞實驗中，ERRα-siRNA 和 Fer-1 可逆轉 LPS 誘導的鐵死亡相關指標變化。
- ERRα 敲除通過 NF-κB 通路減輕 SABD 神經炎癥：Western blotting 檢測發現，ERRα KO-SABD 小鼠海馬小膠質細胞中 NF-κB 通路的激活程度明顯低于 WT-SABD 小鼠。在 LPS 誘導的 BV2 小膠質細胞中，ERRα-siRNA 和 Fer-1 也可減弱 NF-κB 通路的激活。
研究結論和討論部分表明，ERRα 在 SABD 發病機制中起著關鍵作用。敲除 ERRα 可抑制 NF-κB 通路，減少促炎細胞因子表達，促進小膠質細胞向 M2 極化，減輕鐵死亡，從而改善 SABD 小鼠的神經癥狀和生存狀況。這一發現為 SABD 的治療提供了新的潛在靶點，靶向 ERRα 有望成為治療 SABD 的有效策略。不過，該研究也存在一些局限性，如僅使用雄性小鼠模型，可能無法反映性別差異對研究結果的影響；BV2 細胞系不能完全模擬原代小鼠小膠質細胞的復雜性；實驗中使用的分子工具可能存在脫靶效應等。未來研究可納入更多性別和年齡組的樣本，使用小膠質細胞特異性 ERRα 敲除模型，進一步探究 ERRα 調節小膠質細胞極化、鐵死亡及相關信號通路的具體分子機制，評估調節 ERRα 的治療潛力，為 SABD 的臨床治療帶來新的突破。
