APOE4 在光血栓形成小鼠模型中加剧了中风后的认知障碍和 β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积

《Brain Research》：APOE4 exacerbates post-stroke cognitive impairments and Aβ deposition in a photothrombotic mouse model

APOE4通过加剧Aβ沉积加重脑缺血后认知损伤，实验采用人源APOE3和APOE4替换小鼠模型，光溶栓法诱导脑缺血，评估认知功能（新物体识别和Morris水迷宫），发现APOE4组梗死体积更大、神经元丢失更显著、小胶质细胞激活及Aβ沉积更突出，且Aβ在CA1区沉积与认知功能呈负相关，揭示Aβ病理是APOE4介导认知损伤的关键机制。

　　

刘向宇|袁佳星|吴成|刘琪|丁倩|张彩玲|兰月|徐光青

华南理工大学医学院，中国广州510006

摘要

背景

载脂蛋白E4（APOE4）被认为是卒中后认知障碍（PSCI）的潜在风险因素；然而，临床证据仍然存在矛盾，其机制也尚未完全明了。β-淀粉样蛋白（Aβ）在卒中后逐渐积累，可能驱动PSCI的发病过程。

目的

本研究旨在探讨APOE4是否会在缺血性卒中后加重认知功能损害，特别关注其对Aβ病理的影响。

方法

我们使用光血栓形成方法在人源化APOE3和APOE4靶向替换小鼠中建立了可重复的缺血性卒中模型。卒中后28天，通过新颖的物体识别测试和Morris水迷宫测试评估认知功能。随后，利用Nissl染色法量化梗死体积，并通过免疫荧光分析评估梗死周围区域和同侧海马区的神经元丢失、小胶质细胞激活及Aβ沉积情况。

结果

与APOE3卒中小鼠相比，APOE4卒中小鼠表现出更严重的认知缺陷、更大的梗死体积、更严重的神经元丢失以及更强的神经炎症。关键的是，APOE4卒中小鼠的Aβ沉积显著增加。相关性分析显示，海马CA1区域的Aβ沉积程度与认知表现呈负相关。此外，Aβ沉积与小胶质细胞激活和神经元丢失呈正相关。

结论

这些发现表明，APOE4是PSCI的不良风险因素，可能通过增加Aβ沉积来促进其进展，从而为精准干预提供了新的靶点。

引言

卒中是全球第二大死亡原因和第三大致残原因，其中缺血性卒占所有病例的70%（Feigin和Owolabi，2023）。虽然运动功能障碍是最为人所知的并发症，但高达80%的卒中幸存者会出现认知障碍（Rost等人，2022）。卒中后认知障碍（PSCI）从轻度认知衰退到痴呆不等，显著影响日常生活功能，并增加残疾、卒中复发和死亡的风险。此外，PSCI的临床表现和治疗结果的个体差异，加上目前缺乏有效的治疗方法，凸显了识别风险因素和潜在机制的迫切需求。在这些因素中，遗传因素，特别是载脂蛋白E（APOE），因其在调节PSCI结果中的潜在作用而受到越来越多的关注。

APOE主要由星形胶质细胞和小胶质细胞表达，是一种负责大脑脂质运输和维持胆固醇稳态的关键蛋白质（Koutsodendris等人，2022）。在其三种异构体（APOE2、APOE3和APOE4）中，APOE4与神经退行性疾病的风险增加有关，尤其是阿尔茨海默病（AD）（Fernandez-Calle等人，2022）。新兴证据表明，APOE4也可能导致PSCI。例如，APOE4携带者在缺血性卒中后13个月内患痴呆的风险增加3.7倍（Wagle等人，2010），并且APOE4与卒中患者的认知缺陷加重和皮质体积减少有关（Werden等人，2019）。然而，其他研究未能建立APOE4与PSCI之间的明确关联（Bour等人，2010），因此其在卒中相关认知衰退中的作用仍存在争议。此外，APOE4对PSCI潜在影响的机制仍不甚清楚。

神经毒性蛋白质，如β-淀粉样蛋白（Aβ），与神经退行性疾病的细胞病理和认知障碍有关（Sengupta和Kayed，2022）。它不仅是神经退行的结果，也是这一过程的关键触发因素：Aβ的积累可以引发神经炎症和其他病理级联反应（Halle等人，2008；Parajuli等人，2013；Venegas等人，2017）。缺血性卒中后，持续的Aβ沉积可能会加速PSCI的进展（Liu等人，2015）。然而，APOE4是否通过Aβ依赖的病理机制加剧PSCI仍有待阐明。

在本研究中，我们探讨了APOE4对缺血性卒中后认知结果的影响，重点关注Aβ沉积作为潜在机制。我们使用人源化APOE3和APOE4小鼠进行光血栓形成卒中实验，评估了认知功能、梗死体积、神经元丢失、神经炎症和Aβ沉积情况。最后，我们分析了皮质和海马区Aβ沉积与行为结果、神经元丢失和小胶质细胞计数之间的相关性。我们的发现首次证明APOE4通过增强Aβ沉积加剧卒后认知缺陷，为PSCI的发病机制提供了新的见解，并为个性化治疗策略提供了潜在靶点。

部分摘录

动物和分组

本研究使用了8-12周大的雄性人源化APOE靶向替换（TR）小鼠，体重20-30克（Taconic Biosciences，美国）。由于小鼠的Apo基因在结构和功能上与人类APOE基因不同，因此使用了内源性小鼠Apo被替换为人类APOE3或APOE4等位基因的TR小鼠。选择最常见的、神经生物学上中性的APOE3作为参考，以便直接比较APOE4的负面影响。

APOE4加剧卒后学习和记忆缺陷

卒中诱导28天后，小鼠接受了为期2天的NOR测试，随后是为期6天的MWM测试，以评估学习和记忆能力（图1a）。如图1b-c所示，NOR识别指数的双因素方差分析显示基因型（F(1,28) = 6.202，p = 0.0206）和干预（F(1,28) = 4.618，p = 0.0404）有显著主效应，基因型和干预之间的交互作用也有显著效应（F(1,28) = 5.532，p = 0.0259）。事后Tukey检验显示，APOE4卒中小鼠表现出

讨论

本研究证明APOE4会加剧卒中后的认知障碍，这种负面影响与Aβ积累的增加密切相关。据我们所知，这是首次揭示Aβ病理在介导APOE4对PSCI不良影响中的重要作用的研究。此外，APOE4还会加重梗死周围区域和海马区的神经元丢失和神经炎症反应，并伴随梗死体积的增加。我们的研究不仅深化了

作者贡献声明

刘向宇：撰写——初稿、可视化、验证、方法学、研究、数据分析、概念化。袁佳星：撰写——审阅与编辑、监督、方法学、数据分析、概念化。吴成：撰写——审阅与编辑、可视化、验证、方法学、研究。刘琪：撰写——审阅与编辑、验证、研究。丁倩：撰写——审阅与编辑、监督。张彩玲：撰写——审阅与

资助

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：82,072,548（GQX）、82,272,588（GQX）、82,472,619（YL）；广州市科技计划（项目编号：202,206,010,197（YL）和202,201,020,378（YL）；以及国家重点研发计划（项目编号：2022YFC2009700（YL）的支持。

致谢

我们感谢华南理工大学和广州第一人民医院提供的实验平台和设备。同时感谢同事们在整个研究过程中的指导和支持。