P65激活通過調控Cx3cr1+/Cdk1+小膠質細胞亞群加劇腦缺血再灌注損傷的神經炎癥機制

《Scientific Reports》:Single-cell sequencing and transcriptomic data reveal that P65 activation significantly promotes microglia-mediated neuroinflammation after ischemic stroke

【字體: 時間:2025年05月23日 來源:Scientific Reports 3.8

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  本研究針對腦缺血再灌注(I/R)損傷中神經炎癥調控機制不明的關鍵問題,通過單細胞轉錄組分析結合MCAO小鼠模型和OGD/R細胞實驗,揭示P65(RELA)作為NF-κB通路核心轉錄因子,驅動Cx3cr1+/Cdk1+小膠質細胞亞群促炎表型轉化,加劇神經元凋亡。抑制P65磷酸化可顯著減輕炎癥反應,為缺血性卒中治療提供新靶點。

  

腦卒中作為全球第二大死亡原因,其缺血性亞型占70%以上。盡管再灌注治療可恢復血流,但隨之而來的腦缺血再灌注(I/R)損傷常導致更嚴重的神經功能缺損。這種"二次打擊"現象的核心在于神經炎癥的過度激活,而小膠質細胞作為中樞神經系統固有免疫細胞,在此過程中扮演著雙刃劍角色。既往研究雖證實小膠質細胞表型轉化與卒中預后相關,但驅動其促炎亞群分化的關鍵分子機制尚未闡明,特別是轉錄調控網絡的時空特異性仍屬空白。

南京醫科大學附屬第一醫院聯合南通大學護理與康復學院的研究團隊,通過整合5個公共數據庫(GSE227651、GSE104036等)的單細胞及轉錄組數據,結合小鼠大腦中動脈閉塞(MCAO)模型和氧糖剝奪/復氧(OGD/R)細胞模型,首次系統揭示了轉錄因子P65(RELA)通過調控Cx3cr1+/Cdk1+小膠質細胞亞群加劇神經炎癥的分子機制。該成果發表于《Scientific Reports》,為靶向干預卒中后神經炎癥提供了理論依據。

研究采用單細胞轉錄組分析(Seurat流程)、軌跡推斷(Monocle2和CytoTRACE)、時間序列基因聚類(Mfuzz)等生物信息學方法,結合MCAO小鼠行為學評估、激光散斑血流成像、TTC染色等體內實驗,以及OGD/R處理的BV2小膠質細胞系與SH-SY5Y神經元共培養等體外模型,通過Western blot、qPCR和免疫熒光等多維度驗證機制。

單細胞解析卒中后腦部細胞動態圖譜
分析顯示MCAO術后1-7天的小鼠缺血半球存在10類細胞群,其中小膠質細胞(C1qa+/C1qb+)和星形膠質細胞比例顯著增加,神經元數量銳減。KEGG富集揭示HIF-1、NF-κB和吞噬體通路激活,GO分析顯示小膠質細胞在免疫受體活性和轉錄共調控方面得分最高,確立其作為神經炎癥核心效應器的地位。

時間分辨轉錄組揭示P65樞紐作用
動態基因表達聚類發現,MCAO后6小時啟動組織修復相關基因,12小時出現mRNA加工通路上調,24小時則顯著激活天然免疫應答。關鍵的是,轉錄因子活性評分顯示NF-κB家族成員P65和p50在多個時間點持續高活性,且在人類卒中患者外周血單核細胞數據中同樣觀察到RELA上調,證實其跨物種保守性。

小膠質細胞亞群特異性調控機制
將小膠質細胞細分為9個亞群后,發現Cx3cr1+和Cdk1+亞群在MCAO后1-3天比例顯著增加。軌跡分析表明這些亞群集中于P65活性最高的State 1,其分化相關基因顯著富集于Toll樣受體和TNF信號通路。體內實驗證實tMCAO小鼠梗死區小膠質細胞胞體增大、分支縮短,且IBA1+/P-P65+共標比例升高,伴隨IL-6、TNF-α等促炎因子釋放增加。

P65抑制的神經保護效應
使用特異性抑制劑JSH23阻斷P65磷酸化后,OGD/R處理的BV2細胞炎癥因子分泌減少,其條件培養基誘導的SH-SY5Y神經元凋亡率顯著降低。這一發現為"通過調控轉錄因子活性干預小膠質細胞極化"的治療策略提供了直接證據。

該研究創新性地繪制了卒中后小膠質細胞亞群的時空動態圖譜,闡明P65通過驅動Cx3cr1+/Cdk1+亞群促炎轉化加劇神經損傷的機制。盡管存在未探索P65抑制長期效應等局限,但研究提出的"轉錄因子-細胞亞群-炎癥級聯"調控框架,為開發針對卒中后神經炎癥的精準干預策略奠定了理論基礎。未來研究可進一步探索P65與其他通路(如MAPK)的交互作用,以及其在神經修復期的潛在功能轉換。

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