内皮细胞中YAP/TAZ蛋白的缺失可缩小慢性中风病灶的体积,并改变内皮细胞所处的微环境
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时间:2025年11月28日
来源:Stroke: Vascular and Interventional Neurology 2.8
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本研究通过基因敲除小鼠模型,发现内皮特异性YAP/TAZ信号通路在慢性脑缺血损伤中起关键作用。抑制YAP/TAZ可减少28天后的脑梗死体积,机制涉及调控cGAS-STING炎症通路及Wnt-YAP/TAZ信号轴,促进抗炎微环境形成并抑制星形胶质细胞增殖。该研究为脑缺血后神经保护治疗提供了新靶点。
缺血性中风作为全球第二大死亡原因和第三大致残性疾病,其治疗手段仍局限于溶栓和血管再通技术。近年来,脑内皮细胞(bECs)在调节中风病理过程中的作用备受关注,而YAP/TAZ信号通路作为细胞增殖、死亡和血管再生的重要调控者,其功能在脑缺血中的具体机制尚不明确。本研究通过构建内皮细胞特异性敲除YAP/TAZ的小鼠模型,结合多组学分析揭示了YAP/TAZ在脑缺血慢性期神经保护中的双重调控机制。
### 一、研究背景与科学问题
脑内皮细胞作为血脑屏障的核心结构,其功能障碍直接导致脑水肿和神经元丢失。YAP/TAZ信号通路在胚胎期血管发育中起关键作用,但成年后其在脑缺血中的功能尚存争议。现有研究显示,YAP/TAZ敲除可影响血管生成(如视网膜新生血管形成),但其在脑缺血病理进程中的具体作用,尤其是慢性期保护机制尚未阐明。本研究通过时空调控的基因敲除技术,首次揭示了YAP/TAZ在脑缺血慢性期通过调控炎症微环境实现神经保护的新机制。
### 二、创新性研究方法
研究团队采用四组独立实验设计(表1),突破传统单时间点分析的局限:
1. **时空动态追踪**:通过TAZ-GFP荧光报告小鼠,首次可视化到TAZ蛋白在脑缺血后3天达到表达峰值,且定位从内皮细胞核向细胞质扩散
2. **精准细胞操控**:采用Pdgfb-creER系统实现内皮细胞特异性敲除,避免非特异性影响(图S1)
3. **多维度验证体系**:
- 影像组学:7T高场强MRI结合-edm校正技术,实现从急性期(2天)到慢性期(28天)的连续监测
- 单细胞测序:首次在脑内皮细胞层面解析YAP/TAZ敲除后的转录组重塑,发现78个差异表达基因(DEGs)
- 炎症微环境解析:结合流式细胞术(检测12种免疫细胞亚群)和体细胞分离技术(分离bECs与神经细胞群)
### 三、核心发现与机制解析
#### (一)YAP/TAZ的时空表达特征
1. **急性期(0-7天)**:
- TAZ-GFP在缺血侧纹状体3天达峰值表达(较对照组升高2.3倍)
- YAP/TAZ靶基因(Ankrd1、Ccn1等)在6小时后即启动表达,形成时间梯度(6h:24h:72h)
2. **慢性期(14天+)**:
- YAP/TAZ蛋白表达下降50%,但其调控的炎症信号网络仍持续存在
- RNA测序显示,敲除组bECs的炎症相关基因(Cxcl10、Tnfa等)表达水平较对照组升高30%-50%
#### (二)神经保护的双向调控机制
1. **急性期(0-3天)**:
- YAP/TAZ通过激活Wnt-TEAD轴促进内皮增殖(Bmp4、Wnt5b等基因上调)
- 抑制cGAS-STING通路(CXCL10、Sting1等基因下调)
2. **慢性期(7天+)**:
- **核定位调控**:敲除组bECs的TEAD靶基因(Ankrd1、Ccn1)表达显著抑制(下降40-60%)
- **胞质信号抑制**:敲除组bECs的cGAS-STING通路相关蛋白(TBK1、IRF3)表达上调2-3倍
- **免疫微环境重塑**:形成"抗炎-促修复"双信号网络(图3)
#### (三)关键病理机制的突破性发现
1. **cGAS-STING通路的负调控**:
- YAP/TAZ通过直接抑制TBK1激酶活性(机制图1)
- 敲除后CXCL10表达升高3倍,但未观察到迟发性神经炎(与既往研究矛盾)
2. **Wnt-YAP/TAZ轴的时空特异性调控**:
- 核定位的YAP/TAZ通过激活TEAD1/2促进炎症因子(IL-6、Tnfa)表达
- 胞质定位的YAP/TAZ通过抑制STING信号(图4C)
### 四、临床转化价值
1. **治疗窗口期**:发现3天是YAP/TAZ调控机制的关键时间窗,提出"早期抑制-晚期激活"的双阶段治疗策略
2. **新靶点发现**:
- Cxcl10/CXCR3轴:敲除组缺血灶面积减少35%(图3C)
- Mrc1/Arg1比值:敲除组脑水肿体积减少28%(图5B)
3. **联合治疗潜力**:
- YAP/TAZ抑制剂(如 verteporfin衍生物)联合CXCL10拮抗剂可增强疗效
- 敲除组在14天后出现新生血管过度增生(Ang-1表达升高2倍),提示需动态监测治疗效应
### 五、研究局限性及展望
1. **模型局限性**:
- 未能完全排除神经细胞自身YAP/TAZ的调节作用
- 动物模型与临床时间窗存在差异(小鼠3天对应人类72小时)
2. **机制待阐明**:
- YAP/TAZ与TBK1的分子互作网络尚不明确
- CXCL10介导的具体信号通路(如mTOR、HIF-1α)需进一步验证
3. **转化路径**:
- 开发内皮细胞特异性YAP/TAZ抑制剂(如Rapamycin类似物)
- 探索靶向Cxcl10/CXCR3轴的免疫调节剂(如个小分子拮抗剂)
本研究首次揭示YAP/TAZ在脑缺血中存在"双时间窗"调控机制(急性期促血管生成、慢性期抗炎),为开发时空精准治疗策略提供了理论依据。后续研究应重点解析YAP/TAZ在核质穿梭过程中的分子开关机制,以及如何通过调节巨噬细胞极化(M1/M2比值)实现神经修复。
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