学术研究报告：E3泛素连接酶FBXO3通过驱动神经炎症加重脑缺血/再灌注损伤
第一作者及研究机构
本研究由重庆医科大学的多位研究者合作完成，第一作者为Yu Gao和Xinyu Xiao（并列第一作者），通讯作者为Ning Jiang和Yong Zhao。研究团队来自重庆医科大学病理学系、分子医学诊断与检测中心、基础医学院以及神经科学研究所等多个部门。该研究于2022年11月7日发表在International Journal of Molecular Sciences（IJMS）期刊上，题为“E3 Ubiquitin Ligase FBXO3 Drives Neuroinflammation to Aggravate Cerebral Ischemia/Reperfusion Injury”。
研究领域与科学问题
缺血性卒中（ischemic stroke）是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因之一，其病理机制涉及炎症级联反应，尤其是在缺血/再灌注（I/R）损伤过程中。尽管血管再通是治疗缺血性卒中的关键步骤，但再灌注本身可能通过炎症反应加重神经损伤。因此，探索调控炎症的关键分子机制具有重要意义。
背景知识
FBXO3（F-box protein 3）是SCF（Skp1-Cullin 1-F-box protein）E3泛素连接酶复合体的底物识别亚基，参与蛋白质的泛素-蛋白酶体系统（UPS）降解。既往研究表明，FBXO3在肺炎、脓毒症和动脉粥样硬化等疾病中通过促进炎症反应发挥作用，但其在脑I/R损伤中的作用尚未明确。此外，FBXO3的潜在底物HIPK2（Homeodomain-interacting protein kinase 2）被认为具有抗炎功能，但其在缺血性卒中中的调控机制亦未阐明。
研究目标
本研究旨在探究FBXO3是否通过调控神经炎症加重脑I/R损伤，并验证其是否通过泛素化降解HIPK2来介导这一过程。
研究对象
- 体内实验：Sprague-Dawley（SD）大鼠，分为假手术组（sham）和不同再灌注时间组（6 h、12 h、24 h、48 h、72 h）。
- 体外实验：小鼠海马神经元细胞系HT22细胞，分为对照组和氧糖剥夺/再灌注（OGD/R）组。
实验方法
- Western blot（WB）：检测FBXO3蛋白在脑组织和细胞中的表达动态。
- 免疫荧光（IF）：定位FBXO3在神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞中的表达。
结果
- FBXO3蛋白在脑I/R损伤后6 h开始升高，24 h达到峰值（p < 0.01）。
- FBXO3特异性表达于神经元（NeuN+细胞），而非小胶质细胞（Iba-1+）或星形胶质细胞（GFAP+）。
实验设计
- 体内实验：通过侧脑室注射siRNA干扰FBXO3表达，评估脑梗死体积、神经功能缺损评分和组织病理学变化。
- 体外实验：在HT22细胞中转染siRNA，检测细胞存活率（CCK-8）和凋亡（流式细胞术）。
结果
- siRNA干扰显著减少脑梗死体积（p < 0.05）并改善神经功能评分（p < 0.05）。
- 在HT22细胞中，FBXO3敲低提高了OGD/R后的细胞存活率（p < 0.001）并减少凋亡（p < 0.001）。
实验方法
- WB和ELISA检测炎症因子（IL-1β、IL-18、TNF-α）的表达。
- 使用FBXO3抑制剂BC-1215验证其抗炎作用。
结果
- FBXO3干扰显著降低IL-1β、IL-18和TNF-α的蛋白水平（p < 0.05）。
- BC-1215处理同样抑制炎症因子的释放（p < 0.01）。
机制验证
- WB显示OGD/R后HIPK2蛋白水平下降，而FBXO3干扰或BC-1215处理可逆转这一现象（p < 0.05）。
- 免疫共沉淀（Co-IP）证实FBXO3与HIPK2存在直接相互作用。
- 免疫荧光显示FBXO3与HIPK2在神经元中共定位。
科学意义
- 首次揭示FBXO3在脑I/R损伤中通过促进炎症和神经损伤的机制。
- 提出FBXO3-HIPK2轴作为潜在治疗靶点，为缺血性卒中的干预策略提供新思路。
应用价值
- FBXO3抑制剂（如BC-1215）可能具有临床转化潜力。
- 为基于泛素化调控的神经保护药物开发奠定理论基础。
（全文约2000字）