Dual regulation of Atf3 and Lonp1 as therapeutic targets in cerebral ischaemia-reperfusion injury.
研究背景
脑缺血再灌注损伤（CIRI）会引发认知障碍、神经元死亡和炎症等问题。目前虽有治疗方法，但深入了解其分子机制对开发更有效疗法很关键。本研究聚焦激活转录因子3（Atf3）和线粒体蛋白酶Lonp1（Lonp1）在CIRI中的作用及Atf3对Lonp1表达的调控。
方法速览
研究运用了多种方法。单细胞转录组和蛋白质组分析，用10x Genomics技术测序，通过Seurat包处理分析，采用nano‑HPLC‑MS/MS和DIA定量蛋白质组学分析Atf3敲低对Lonp1表达的影响；体外实验通过慢病毒载体进行基因敲低和过表达，用多种染色和检测方法评估神经元凋亡和线粒体功能；体内实验通过AAV2/6载体在特定脑区敲低Atf3，用TTC染色、神经行为测试和ELISA检测评估脑梗死体积、神经行为功能和氧化损伤。
主要发现
- Atf3表达上调：在小鼠CIRI模型中，Atf3的mRNA和蛋白水平再灌注后显著增加，尤其在微胶质细胞中，术后第3天达峰值。
- Atf3调节Lonp1表达：Atf3敲低使Lonp1表达显著降低。ChIP‑qPCR和双荧光素酶报告基因实验证实Atf3通过与Lonp1启动子区域结合位点P2作用来调控其表达。
- Atf3敲低增强微胶质细胞神经毒性：体外实验中，Atf3敲低的微胶质细胞与神经元共培养后，神经元凋亡增加、LDH释放增多、存活率下降、ROS生成增加。
- Atf3‑Lonp1轴影响神经元线粒体功能：Lonp1过表达可逆转Atf3敲低导致的神经元线粒体功能障碍和损伤，缓解线粒体超氧水平增加、恢复线粒体膜电位、改善线粒体缺陷。
- Atf3‑Lonp1轴影响神经行为功能和氧化损伤：体内实验中，敲低Atf3使小鼠脑梗死体积增加、神经行为缺陷加重，氧化损伤标志物水平显著升高。
总结展望
本研究首次揭示Atf3‑Lonp1轴在CIRI中的作用，强调了微胶质细胞在CIRI中的重要性。不过，Atf3保护作用可能受时间窗口限制，且炎症反应中其他信号通路可能干扰Atf3‑Lonp1轴。该研究为CIRI治疗提供了新靶点和思路。