高艳琴课题组揭示HDAC3调节缺血性脑卒中后不同小胶质细胞增殖的新机制

　　

 大脑拥有一支精良的防线，时刻准备着应对各类突发事件。小胶质细胞扮演者脑内的侦察兵的角色，不停地监测脑内的免疫微环境。一旦侦测到入侵者，它们迅速转变为抵抗入侵的第一线斗士，打响战斗的号角。缺血性脑卒中始于大脑局部供血中断，脑组织的中央核心区在几分钟内逐渐向死亡发展。小胶质细胞监测到这些危险信号后，迅速进行大规模的自我更新，占据缺血半暗带，以维持受损的血流供应，成为第一个对损伤做出反应的非神经元细胞。在缺血性脑卒中的背景下，以往的研究主要集中在探讨小胶质细胞炎症调控作用以及吞噬作用。然而，有关脑卒中后小胶质细胞的增殖状态及其功能未得到关注。

 2024年3月，复旦大学脑科学研究院高艳琴团队，在《科学进展》（Science Advances）上发表了题为“Arresting the bad seed: HDAC3 regulates proliferation of different microglia after ischemic stroke（阻止坏种子：HDAC3调节缺血性脑卒中后不同小胶质细胞的增殖） ”的研究成果。该研究作为Sci Adv杂志本期刊重点推送文章之一（图1）。

图1. Sci Adv 期刊网页介绍文章（右下图图片Halting the microglial cell cycle after ischemic stroke）

    本研究在缺血性脑卒中（tFCI）后小胶质细胞中观察到HDAC3 表达量增加，提示小胶质细胞中的HDAC3可能在缺血性脑卒中发挥着作用。作者构建了小胶质细胞特异性敲除HDAC3的小鼠（HDAC3-miKO），发现HDAC3-miKO小鼠改善了缺血性脑卒中后的长期预后。核磁共振 T2WI 的结果显示 HDAC3-miKO 改善 tFCI 后的脑水肿和脑梗死。免疫荧光染色和电生理的复合动作电位结果显示 HDAC3 miKO 改善了 tFCI 后的白质结构和功能。行为学结果显示HDAC3 miKO显著改善了tFCI 造成的感觉运动和学习记忆功能障碍。流式分选获得的 tFCI后 3 天脑内小胶质细胞，进行 RNAseq 的基因集富集分析发现，小胶质细胞的表达谱发生了显著的变化。一方面，与野生型小鼠相比，HDAC3 miKO的小胶质细胞中促炎基因表达减少，抗炎基因表达增加；另一方面，HDAC3 miKO的小胶质细胞中与有丝分裂相关的基因显著下调，表明HDAC3敲除后，小胶质细胞的增殖受到抑制。有趣的是，HDAC3 miKO选择性地显著抑制了CD16⁺促炎态的小胶质细胞增殖，而Arg1⁺抗炎修复态小胶质细胞的增殖能力没有显著改变，从而减轻了脑内炎症。 结合ATACseq测序分析发现 PU.1 参与了 miKO-tFCI 后的选择性抑制小胶质细胞的增殖。值得注意的是，新型AAV 病毒（AAV-PU.1）特异性小胶质细胞PU.1 过表达部分逆转了HDAC3-miKO 的神经保护作用。研究表明HDAC3/PU.1 轴可能是驱动缺血性脑卒中后促炎态小胶质细胞增殖和免疫反应的关键分子（图2）。该研究为缺血性脑卒中靶向抑制小胶质细胞 HDAC3的精准治疗提供理论基础。

图2. 文章总结

 复旦大学脑科学研究院张月博士、黎嘉颖博士、赵永芳博士为本研究的共同第一作者，高艳琴教授和宫晔教授为共同通讯作者。该研究得到STI2030重大项目、国家自然科学基金，上海市科技重大专项和张江实验室等基金的资助。