《SLC22A8在实验性脑缺血-再灌注后维持血脑屏障完整性的关键作用》研究报告

作者及发表信息
本研究由Yangyang Liu、Xiang Li（共同一作）、Chang Cao、Haojie Ding、Xuan Shi、Juyi Zhang及通讯作者Haiying Li（苏州大学附属第一医院神经外科及脑与神经科学研究实验室）合作完成，发表于《Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism》2025年第45卷第1期（2024年6月5日接受）。

学术背景
缺血性脑卒中占所有卒中病例的87%，其再灌注治疗虽能恢复血流，但伴随的活性氧生成和血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）损伤可导致脑水肿和不良预后。BBB由内皮细胞、星形胶质细胞终足和周细胞组成，其完整性对限制有害物质进入脑组织至关重要。然而，缺血再灌注（Ischemia-Reperfusion, I/R）如何通过分子机制破坏BBB尚不明确。本研究通过多组学分析，旨在揭示脑I/R中调控BBB破坏的关键因子，并验证溶质载体家族22成员8（SLC22A8/OAT3）在BBB保护中的作用及其机制。

研究流程
1. 数据筛选与靶点鉴定
- 数据库分析：整合4个公共转录组数据集（GSE174574、GSE227651、GSE163752、GSE56777），通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和RNA-seq筛选差异表达基因（DEGs）。
- 样本量：小鼠MCAO/R模型（n=3-6/组）及E13.5小鼠皮质（BBB）与肺（非BBB）内皮细胞（n=4/组）。
- 关键基因筛选：从8个下调基因（如PLTP、SLC22A8）中聚焦SLC22A8，因其特异性表达于内皮细胞和周细胞，且在BBB发育中显著上调。

1. 体内验证

   • MCAO/R模型：C57BL/6雄性小鼠（25-30 g）通过线栓法构建模型，激光散斑成像验证缺血成功（血流<基线30%）。
     
   • 干预：通过携带Tie2启动子的慢病毒（LV-Tie2-SLC22A8）过表达SLC22A8，注射至缺血半暗带（n=6/组）。
     

2. 功能分析

   • BBB通透性检测：FITC-葡聚糖（40/10 kDa）和白蛋白外渗实验评估BBB完整性。
     
   • 紧密连接（Tight Junctions, TJs）蛋白检测：Western blot和免疫荧光分析Claudin-5、Occludin表达；透射电镜（TEM）观察TJ结构。
     
   • 信号通路研究：通过qRT-PCR和Western blot检测Wnt/β-catenin通路相关分子（β-catenin、LRP6磷酸化、ERG）。
     

3. 转录因子预测

   • 使用Cistrome DB工具预测SLC22A8的上游调控因子TEAD4，并通过scRNA-seq验证其内皮特异性表达。
     

主要结果
1. 靶点发现
- 交叉分析鉴定出SLC22A8和MFSD2A为BBB相关下调基因，其中SLC22A8在MCAO/R后内皮细胞和周细胞中表达显著降低（p<0.0001）。

1. 功能验证

   • BBB修复：过表达SLC22A8减少FITC-葡聚糖和白蛋白泄漏（p<0.01），并上调Claudin-5和Occludin水平（p<0.001）。
     
   • 机制解析：激活Wnt/β-catenin通路（LRP6 S1490磷酸化增加，p<0.05；ERG mRNA升高，p<0.01），促进TJ蛋白表达。
     

2. 结构证据

   • TEM显示MCAO/R组TJ出现间隙，而SLC22A8过表达组TJ结构恢复，电子致密物质重现。
     

结论与价值
1. 科学意义
- 首次揭示SLC22A8通过Wnt/β-catenin通路调控Claudin-5表达，是BBB完整性维持的关键分子。
- 为缺血性卒中后BBB修复提供了新靶点，弥补了现有治疗（如溶栓）对BBB保护不足的局限。

1. 应用前景
   
   • SLC22A8激动剂或基因疗法可能成为卒中后神经保护的新策略。
     
   • TEAD4-SLC22A8调控轴的发现为后续机制研究指明方向。
     

研究亮点
1. 多组学整合：结合scRNA-seq、转录组和蛋白质组数据，系统性筛选BBB相关靶点。
2. 创新干预：内皮特异性Tie2启动子驱动的慢病毒递送，精准调控SLC22A8表达。
3. 机制深度：从转运体（SLC22A8）到TJ蛋白（Claudin-5）的完整信号通路解析。

局限与展望
未完全排除SLC22A8在周细胞中的作用，未来需构建条件性敲除模型进一步验证。此外，Wnt配体与SLC22A8的直接互作有待探索。