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VISTA通过调节ACOD1/衣康酸代谢减轻脑缺血再灌注损伤后小胶质细胞介导的神经炎症

期刊:Molecular NeurobiologyDOI:10.1007/s12035-025-05106-x

本研究由哈尔滨医科大学第一附属医院神经内科的Yilei Sun、Dan Liu、Yanchen Liu和Lijun Chi(通讯作者)团队完成,发表于期刊 *Molecular Neurobiology*(2025年5月27日在线发表)。研究聚焦于免疫检查点分子VISTA(V-type immunoglobulin domain-containing suppressor of T cell activation)在脑缺血-再灌注损伤(CIRI)中的神经保护机制,揭示了其通过调控微胶质细胞代谢重编程减轻神经炎症的新通路。

学术背景

急性缺血性卒中(AIS)是全球致残和致死的主要原因,而再灌注治疗后的缺血-再灌注损伤(CIRI)是加重神经损伤的关键因素。既往研究表明,微胶质细胞(microglia)在CIRI中发挥双重作用:既能通过释放促炎因子(如IL-6、TNFα)加剧损伤,也能通过抗炎因子(如IL-10)促进修复。近年发现,免疫代谢重编程(immunometabolism)是调控微胶质细胞极化的核心机制,其中三羧酸循环(TCA cycle)代谢产物衣康酸(itaconate, ITA)由ACOD1(aconitate decarboxylase 1,又名IRG1)催化生成,具有显著的抗炎作用。然而,ACOD1/ITA通路的上游调控机制尚不明确。本研究首次提出免疫检查点分子VISTA可能通过ACOD1/ITA调控微胶质细胞代谢,从而改善CIRI的假说。

研究流程与方法

研究分为 6个主要环节,结合体内外模型和多组学分析:
1. 差异基因筛选与靶点确认
- 通过分析GEO数据集GSE77986(5例短暂性大脑中动脉闭塞模型小鼠和3例假手术对照),筛选出3294个差异表达基因(DEGs),其中8个为免疫检查点相关基因(DE-ICGs)。VISTA编码基因 VSIR 表达量最高且显著下调,被选为关键靶点。
- 通过qRT-PCR和蛋白质印迹(Western blot,WB)验证了CIRI后脑组织中VISTA表达动态变化:在再灌注第3天降至最低,第7天部分恢复。免疫荧光显示VISTA主要表达于梗死周边的微胶质细胞(Iba1+细胞)。

  1. 体内功能验证

    • 采用CX3CR1Cre小鼠结合腺相关病毒AAV-MG1.2-VSIR(脑室注射)特异性过表达微胶质细胞的VISTA,建立短暂性大脑中动脉闭塞(tMCAO)模型。
    • 评估指标:
      • 神经功能:Longa评分显示VISTA显著改善运动缺陷(评分降低约50%,p<0.01)。
      • 梗死体积:TTC染色显示VISTA组梗死面积减少35%(p<0.001)。
      • 病理损伤:H&E和尼氏染色证实VISTA减轻神经元坏死和胶质细胞核固缩。
      • 炎症调控:ELISA和qRT-PCR显示VISTA降低IL-6、TNFα、IL-1β,同时升高IL-10;免疫荧光显示VISTA促进微胶质细胞向M2型(CD206+)极化。
  2. 体外机制探索

    • 采用BV2小胶质细胞系构建氧糖剥夺/复氧(OGD/R)模型,转染pCDNA3.1-VSIR过表达VISTA。
    • 代谢分析:ELISA检测TCA循环中间产物,发现VISTA显著升高衣康酸(ITA)水平(2.5倍,p<0.001),同时降低柠檬酸和异柠檬酸。
    • 转录组测序:RNA-seq分析显示VISTA过表达组中ACOD1表达上调,差异基因富集于NF-κB通路和糖代谢相关通路(GSEA分析)。
  3. 通路验证

    • WB证实VISTA抑制NF-κB通路关键分子p65和IκBα的磷酸化。通过siRNA敲低ACOD1后,VISTA的抗炎作用(抑制IL-6、促进IL-10)和NF-κB抑制效应被逆转。CCK-8和EdU实验进一步表明ACOD1是VISTA抑制微胶质细胞增殖的必要介质。
  4. 数据整合

    • 通过生信分析(GO/KEGG)明确VISTA-ACOD1-ITA轴的核心作用,并提出“VISTA通过ACOD1促进ITA生成,抑制IκBα/NF-κB通路”的分子机制模型。

主要结果与逻辑关联

  • 结果1:VISTA在CIRI后显著下调且与微胶质细胞活化负相关(图1C-G),提示其可能参与调控神经炎症。
  • 结果2:过表达VISTA减少梗死体积并改善神经功能(图2B-E),且伴随促炎因子下降和抗炎因子上升(图3A-B),表明其具有神经保护潜力。
  • 结果3:RNA-seq和代谢分析(图6-7)揭示VISTA通过ACOD1重塑TCA循环,增加ITA产量,从而抑制NF-κB通路(图8A)。
  • 结果4:ACOD1敲低实验(图9)证实该通路必要性,最终完善“VISTA→ACOD1/ITA→IκBα/NF-κB→炎症抑制”的机制链条。

结论与价值

本研究首次阐明:
1. 科学价值:VISTA作为微胶质细胞免疫代谢的新调控分子,通过ACOD1介导的ITA生成和NF-κB抑制发挥抗炎作用,为CIRI提供了新的治疗靶点。
2. 应用潜力:靶向VISTA-ACOD1轴的药物(如ITA衍生物)可能为缺血性卒中后的神经保护提供新策略。

研究亮点

  • 方法创新:结合CX3CR1Cre小鼠和AAV微胶质细胞特异性过表达技术,实现VISTA的精准调控。
  • 机制突破:首次将免疫检查点分子与TCA循环代谢联系起来,揭示了“免疫-代谢”交叉调控的新途径。
  • 临床意义:VISTA的动态变化特征(再灌注第3天最低)为治疗时间窗的选择提供了依据。

补充价值

尽管未明确VISTA在中枢神经系统(CNS)的配体,但研究提示其与TLR信号的可能互作(参考文献18,49),为后续研究留出探索空间。作者指出,基于免疫检查点疗法(如PD-1抗体)的临床转化经验,VISTA干预策略具有较高的转化可行性。

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