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針對上述問題，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院郝峻巍團(tuán)隊(duì)通過多維度實(shí)驗(yàn)技術(shù)，揭示了膽固醇代謝重編程在小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的慢性神經(jīng)炎癥中的核心作用，并提出靶向膽固醇代謝的治療策略。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，缺血損傷會誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞形成“卒中相關(guān)泡沫樣小膠質(zhì)細(xì)胞（SAM-foamy）”集群，這類細(xì)胞因膽固醇蓄積呈現(xiàn)持續(xù)促炎表型；同時(shí)證實(shí)通過基因編輯過表達(dá)膽固醇代謝關(guān)鍵酶CYP46A1，或使用抗HIV藥物依非韋倫（EFV）激活CYP46A1，可促進(jìn)膽固醇清除、抑制慢性炎癥，進(jìn)而改善卒中后神經(jīng)修復(fù)。該文章于2025年9月23日以《Cholesterol metabolic reprogramming mediates microglia-induced chronic neuroinflammation and hinders neurorestoration following stroke》為題發(fā)表于《Nature Metabolism》（DOI：10.1038/s42255-025-01379-7）。

（1）缺血性卒中后小膠質(zhì)細(xì)胞在急慢性期均參與神經(jīng)炎癥，且慢性期活化持續(xù)存在

大腦中動脈閉塞（MCAO）后14天、30天、90天、180天，小鼠腦內(nèi)仍有廣泛持續(xù)病灶且髓鞘損傷顯著（圖1a,b）；MCAO后3天、7天、30天、90天、180天，病灶區(qū)IBA1?1小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量增加且活化持續(xù)，30天及以后堆積更明顯（圖1c,d）。圖1e為腦梗死及小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)示意圖；急慢性期小膠質(zhì)細(xì)胞呈動態(tài)形態(tài)轉(zhuǎn)變，MCAO 后各時(shí)間點(diǎn)IBA1⁺細(xì)胞胞體體積增大、突起長度縮短（圖1f–h）。人類缺血性卒中患者病灶核心區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞也存在形態(tài)改變與數(shù)量堆積（圖1i）；MCAO 后3天、30天、90天，CD11b^c膠質(zhì)細(xì)胞中Tnf、Il1b等炎癥基因上調(diào)（圖1j），“免疫反應(yīng)”“炎癥反應(yīng)”通路在急慢性期均顯著富集，慢性期富集程度未弱于急性期（圖1k）。

圖1.MCAO后小膠質(zhì)細(xì)胞引發(fā)持續(xù)的腦內(nèi)炎癥反應(yīng)：（a）急慢性期MCAO小鼠腦病灶T2加權(quán)MRI；（b）病灶體積定量；（c）各時(shí)間點(diǎn)IBA1免疫染色（右為病灶核心高倍圖）；（d）IBA1⁺細(xì)胞數(shù)定量；（e）腦梗死及小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)示意圖；（f）病灶區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)（星號標(biāo)泡沫樣）；（g）IBA1⁺細(xì)胞胞體體積定量；（h）IBA1⁺細(xì)胞突起長度定量；（i）人類卒中患者與健康對照IBA1染色對比；（j）炎癥基因熱圖；（k）GSEA 炎癥 / 免疫通路富集

（2）慢性期持續(xù)清除小膠質(zhì)細(xì)胞可改善卒中后神經(jīng)功能缺損與腦損傷

MCAO后14天起給小鼠喂食含PLX5622（小膠質(zhì)細(xì)胞清除劑）的飼料至74天，期間評估神經(jīng)功能并分析腦損傷（圖2a）。PLX5622處理21天、60天，小鼠腦內(nèi)同側(cè)及對側(cè)半球IBA1⁺小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量均顯著減少（圖2b,c）。PLX 處理組小鼠MCAO后74天旋轉(zhuǎn)棒墜落潛伏期延長，35天、74天足失誤率降低（圖2d,e）；Y迷宮新臂探索占比、新物體識別探索占比均更高，認(rèn)知功能改善（圖2f,g）。74天T2加權(quán)MRI顯示處理組腦內(nèi)病灶體積更小，髓鞘堿性蛋白（MBP）染色證實(shí)處理組紋狀體區(qū)MBP丟失面積更少，白質(zhì)修復(fù)增強(qiáng)（圖2h,i）。

圖2 慢性期持續(xù)清除小膠質(zhì)細(xì)胞改善卒中誘導(dǎo)的神經(jīng)功能缺損：（a）PLX5622處理及檢測時(shí)間線；（b）各時(shí)間點(diǎn)IBA1免疫染色圖像；（c）IBA1⁺細(xì)胞數(shù)量定量；（d）旋轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn)潛伏期定量；（e）足失誤率定量；（f）Y 迷宮新臂探索時(shí)間占比；（g）新物體識別實(shí)驗(yàn)探索時(shí)間占比；（h）74 天T2加權(quán)MRI圖像及病灶體積定量；（i）紋狀體區(qū)MBP染色及丟失面積定量

（3）MCAO誘導(dǎo)小鼠慢性期小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生膽固醇代謝重編程

MCAO后急性期（3天、7天）小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)droplet積累極少，慢性期（14天、30天、90天）顯著增加，90天達(dá)峰值（（圖3a,b）。假手術(shù)組與MCAO后3天、30天、90天小膠質(zhì)細(xì)胞脂質(zhì)譜聚類差異顯著，呈時(shí)間依賴性改變（圖3c）；MCAO后小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)膽固醇酯（如CE18:0、CE20:4）及游離膽固醇水平均升高，慢性期升高幅度大于急性期（圖3d,e）。MCAO后14天、30天、90天病灶區(qū)出現(xiàn)大量膽固醇晶體，30天、90天可見針狀晶體，90 天晶體數(shù)量約 1200 個(gè) /mm2，假手術(shù)組及急性期幾乎無晶體（圖 3f,g）；MCAO后小膠質(zhì)細(xì)胞中膽固醇代謝相關(guān)基因動態(tài)變化，如Soat1在3天、30天、90天上調(diào)，Nceh1在30天、90天上調(diào)，Abca1、Abcg1、Apoe慢性期高表達(dá)（圖3h）；“膽固醇代謝”通路在MCAO后3天、30天、90天均顯著富集（圖3i）。

圖3.MCAO 誘導(dǎo)慢性期小膠質(zhì)細(xì)胞膽固醇代謝重編程：（a）BODIPY 與 IBA1 共染色顯示小膠質(zhì)細(xì)胞脂質(zhì)droplet積累；（b）BODIPY⁺面積定量；（c）小膠質(zhì)細(xì)胞脂質(zhì)譜PCA分析；（d）膽固醇酯水平小提琴圖；（e）游離膽固醇水平小提琴圖；（f）PLM與IBA1共染色顯示膽固醇晶體；（g）膽固醇晶體數(shù)量定量；（h）膽固醇代謝相關(guān)基因表達(dá)熱圖；（i）GSEA顯示膽固醇代謝通路富集情況

（4）MCAO慢性期誘導(dǎo)“卒中相關(guān)泡沫樣小膠質(zhì)細(xì)胞（SAM-foamy）”集群形成

通過磁珠分選（MACS）分離MCAO后90天小鼠同側(cè)半球CD11b⁺細(xì)胞，采用 10× Genomics 平臺進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序（圖4a）。假手術(shù)組與 MCAO 組小膠質(zhì)細(xì)胞UMAP聚類差異明顯，共鑒定出8個(gè)小膠質(zhì)細(xì)胞亞群（圖4b）；其中2個(gè)為SAM-foamy集群，高表達(dá)Apoe、Lpl等脂質(zhì)代謝與吞噬相關(guān)基因，2個(gè)為穩(wěn)態(tài)小膠質(zhì)細(xì)胞（主要來自假手術(shù)組），高表達(dá) Tmem119、P2ry12等穩(wěn)態(tài)標(biāo)志物（圖 4c）。MCAO組中SAM-foamy集群占比約30%，假手術(shù)組幾乎無該集群（圖4d）；UMAP 基因表達(dá)圖清晰展示Apoe與Tmem119的表達(dá)差異（圖 4e）。初級SAM-foamy集群高表達(dá)Ccl5、Tnf等促炎因子，次級SAM-foamy集群高表達(dá)C1qa、C3等補(bǔ)體相關(guān)基因（圖4f）；擬時(shí)序分析顯示，小膠質(zhì)細(xì)胞分化中膽固醇代謝相關(guān)基因（Apoe、Lpl、Tspo）先表達(dá)升高，隨后炎癥相關(guān)基因（Ccl3、Cxcl10）上調(diào)，提示膽固醇積累可能先于炎癥激活，驅(qū)動小膠質(zhì)細(xì)胞促炎表型（圖4g,h）。

圖4.MCAO慢性期誘導(dǎo)SAM-foamy小膠質(zhì)細(xì)胞集群形成：（a）scRNA-seq 實(shí)驗(yàn)流程；（b）小膠質(zhì)細(xì)胞 UMAP 聚類；（c）各亞群特征基因表達(dá)小提琴圖；（d）各小膠質(zhì)細(xì)胞亞群比例；（e）關(guān)鍵基因（Apoe、Tmem119等）的UMAP表達(dá)分布；（f）各亞群炎癥相關(guān)基因表達(dá)熱圖；（g）小膠質(zhì)細(xì)胞擬時(shí)序分化軌跡；（h）擬時(shí)序過程中膽固醇代謝與炎癥基因的表達(dá)趨勢

（5）腦內(nèi)注射膽固醇（游離或晶體）可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞持續(xù)活化與神經(jīng)炎癥

向小鼠腦實(shí)質(zhì)直接注射膽固醇晶體（CC）或游離膽固醇，觀察其對小膠質(zhì)細(xì)胞活化的影響（圖5a）。注射膽固醇晶體后14天、30天、90天、180天，注射區(qū)IBA1⁺細(xì)胞數(shù)量顯著高于生理鹽水對照組，且活化狀態(tài)持續(xù)（圖5b,c）。膽固醇晶體注射組髓鞘損傷面積顯著大于對照組，提示白質(zhì)修復(fù)受阻（圖5d,e）；注射90天后，處理組小膠質(zhì)細(xì)胞中Il1b、Ccl4、Cxcl10等炎癥基因顯著上調(diào)（圖5f）；GSEA與GO富集分析證實(shí)，處理組小膠質(zhì)細(xì)胞中“炎癥反應(yīng)”“免疫反應(yīng)”通路顯著富集，驗(yàn)證膽固醇沉積與慢性神經(jīng)炎癥的直接關(guān)聯(lián)（圖5g,h）。

圖5.腦內(nèi)注射膽固醇晶體誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的慢性神經(jīng)炎癥：（a）膽固醇晶體注射實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（b）各時(shí)間點(diǎn)IBA1免疫染色圖像；（c）IBA1⁺細(xì)胞數(shù)量定量；（d）MBP 染色圖像；（e）MBP 損傷面積定量；（f）炎癥基因表達(dá)熱圖；（g）GSEA 顯示炎癥/免疫通路富集；（h）GO通路富集分析

（6）小膠質(zhì)細(xì)胞特異性過表達(dá)Cyp46a1改善卒中后神經(jīng)修復(fù)

通過Cx3cr1-CreER與R26-LSL-Cyp46a1小鼠雜交，構(gòu)建小膠質(zhì)細(xì)胞特異性Cyp46a1敲入（cKI）小鼠（圖6a）；實(shí)驗(yàn)timeline顯示，他莫昔芬誘導(dǎo)Cyp46a1表達(dá)（MCAO前19天連續(xù)注射5天，術(shù)后35天再注射1次），MCAO后通過行為學(xué)、MRI、電鏡等評估效果（圖6b）。Cyp46a1-cKI小鼠MCAO后28天、42天、56天、74天旋轉(zhuǎn)棒潛伏期延長，足失誤率降低（圖6c,d）；Y迷宮新臂探索占比、新物體探索占比均更高（圖6e,f）。74天T2加權(quán)MRI示cKI組病灶體積更小（圖6g,h）；MBP染色示cKI組紋狀體MBP丟失面積減少（圖6i,j）；透射電鏡示cKI組髓鞘G比值降低，髓鞘完整性改善（圖6k,l）。cKI組小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)droplet面積更小，小膠質(zhì)細(xì)胞中Tnf、Il1b等炎癥基因下調(diào)（圖6m-o）。

圖6.小膠質(zhì)細(xì)胞特異性過表達(dá)Cyp46a1改善卒中后神經(jīng)缺損：（a）Cyp46a1-cKI小鼠構(gòu)建策略；（b）實(shí)驗(yàn)時(shí)間線；（c）旋轉(zhuǎn)棒潛伏期定量；（d）足失誤率定量；（e）Y 迷宮新臂探索占比；（f）新物體識別探索占比；（g）74天MRI圖像；（h）病灶體積定量；（i）MBP染色圖像；（j）MBP丟失面積定量；（k）髓鞘電鏡圖像；（l）G比值定量；（m）小膠質(zhì)細(xì)胞脂質(zhì)droplet染色；（n）脂質(zhì) droplet面積定量；（o）炎癥基因表達(dá)熱圖

（7）依非韋倫（EFV）激活CYP46A1、可促進(jìn)卒中后神經(jīng)修復(fù)

EFV通過激活CYP46A1，將膽固醇轉(zhuǎn)化為可跨血腦屏障的24S-羥基膽固醇，促進(jìn)膽固醇清除（圖7a）；實(shí)驗(yàn)timeline顯示，MCAO后7天開始每日口服EFV，持續(xù)至74天（圖7b）。EFV 處理組MCAO后28天、56天、74天足失誤率降低，56天、74天旋轉(zhuǎn)棒潛伏期延長（圖7c，d）；Y迷宮新臂探索占比、新物體探索占比均更高（圖7e,f）。74天MRI示處理組病灶體積更?。▓D7g,h）；MBP 染色示處理組紋狀體MBP丟失面積減少（圖7i,j）；電鏡示處理組髓鞘G比值降低，髓鞘修復(fù)增強(qiáng)（圖7k,l）。EFV處理組小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)droplet面積更小，小膠質(zhì)細(xì)胞中Tnf、Il1b等炎癥基因下調(diào)（圖7m-o）。

圖7.EFV激活CYP46A1促進(jìn)卒中后神經(jīng)修復(fù)：（a）EFV作用機(jī)制示意圖；（b）實(shí)驗(yàn)時(shí)間線；（c）足失誤率定量；（d）旋轉(zhuǎn)棒潛伏期定量；（e）Y迷宮新臂探索占比；（f）新物體識別探索占比；（g）74天MRI圖像；（h）病灶體積定量；（i）MBP 染色圖像；（j）MBP丟失面積定量；（k）髓鞘電鏡圖像；（l）G 比值定量；（m）小膠質(zhì)細(xì)胞脂質(zhì)droplet染色；（n）脂質(zhì)droplet面積定量；（o）炎癥基因表達(dá)熱圖