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为解决 PARP9 在脑梗死远程脑损伤中的作用及机制不明问题，中山大学研究人员开展 PARP9 相关研究。结果发现其加重神经损伤和认知下降，部分通过 PI3K 通路。该研究为脑梗死治疗提供新靶点，推荐科研读者阅读。
在大脑的奇妙世界里，一场 “风暴”—— 脑梗死，常常会引发一系列严重的问题。脑梗死不仅会对大脑造成直接的缺血性损伤，还会在遥远的非缺血区域，如同侧丘脑和海马体，引发迟发性的二次损伤。这两个区域对于大脑的认知功能至关重要，一旦它们受到损伤，患者就可能出现认知障碍，严重影响生活质量。
在脑梗死发生后，同侧丘脑和海马体中会出现大量神经元凋亡（细胞程序性死亡）和神经炎症（神经系统的炎症反应）。以往的研究已经发现，这些变化与患者的认知能力下降密切相关。然而，在这个复杂的病理过程中，有一个 “神秘角色” 一直未被完全揭开面纱，那就是聚（ADP - 核糖）聚合酶 9（PARP9）。虽然 PARP9 在许多疾病中都与细胞凋亡和炎症有关，但它在脑梗死引发的远程脑损伤中到底扮演着怎样的角色，科学家们并不清楚。
另外，目前针对脑梗死的治疗也面临着诸多挑战。例如，虽然 PARP1 抑制剂在缺血性中风模型中显示出一定的潜力，但它存在脱靶效应，会对非损伤组织的 DNA 修复产生影响，这使得它在临床上的应用受到了限制。因此，寻找更安全有效的治疗靶点和方法成为了医学领域的迫切需求。
为了揭开 PARP9 的神秘面纱，探寻治疗脑梗死的新方向，中山大学的研究人员进行了深入的研究，并将研究成果发表在《Journal of Neuroinflammation》期刊上，论文题目是 “PARP9 aggravates neural damage and cognitive decline after cerebral infarction by promoting neuronal apoptosis and neuroinflammation, partly via the PI3K pathway”。研究发现，PARP9 在脑梗死之后，会通过促进神经元凋亡和神经炎症，加重神经损伤和认知能力下降，而且这一过程部分是通过 PI3K 通路（一种在细胞生理过程中起关键调节作用的信号通路）来实现的。这一发现为治疗脑梗死及其引发的认知障碍提供了新的潜在靶点，具有重要的意义。
研究人员在这项研究中使用了多种关键技术方法。首先，他们建立了高血压大鼠的脑梗死模型，通过这种方式模拟人类脑梗死的情况。其次，利用腺相关病毒（AAV）技术来调控 PARP9 的表达，从而观察其对神经元凋亡和神经炎症的影响。另外，运用免疫荧光、免疫组化、TUNEL 染色等技术，对相关蛋白的表达、细胞凋亡情况以及神经炎症水平进行检测。还使用了 RNA 测序分析来寻找潜在的作用通路，并结合蛋白质免疫印迹分析进一步验证实验结果。
下面来详细看看研究人员的发现：
- 脑梗死导致同侧丘脑和海马体神经元凋亡和神经炎症增加：研究人员通过 Nissl 染色发现，脑梗死（dMCAO）组的大鼠梗死部位位于右侧体感皮层。行为学测试显示，dMCAO 组的大鼠在 Morris 水迷宫实验中表现出明显的认知缺陷，它们找到隐藏平台的时间变长，在目标象限停留的时间减少，这表明它们的空间学习和记忆能力受到了损害。同时，这些大鼠的运动和感觉功能也出现了障碍。进一步的研究发现，dMCAO 组大鼠同侧丘脑和海马体 CA3 区域的 Nissl 阳性神经元数量减少，这意味着出现了继发性神经元损伤。免疫荧光染色和 Western blot 分析表明，dMCAO 组大鼠同侧丘脑中裂解的半胱天冬酶 - 3（CC3）阳性神经元数量增加，抗凋亡蛋白 Bcl - 2 水平下降，促凋亡蛋白 Bax 和裂解的半胱天冬酶 - 9（CC9）水平升高，这一系列结果都表明神经元凋亡增强。在神经炎症方面，dMCAO 组大鼠同侧丘脑中促炎小胶质细胞数量显著增加，炎症细胞因子 IL - 1β 和 TNF - α 水平升高，虽然同时发现抗炎小胶质细胞数量也有所增加，但整体上神经炎症还是处于升高的状态。类似的变化也在同侧海马体中被观察到。
- PARP9 在脑梗死同侧丘脑和海马体中的表达变化：研究人员对同侧丘脑和海马体组织进行 Western blot 分析，发现 dMCAO 组大鼠在脑梗死 7 天后，PARP9 的表达水平明显高于假手术组。免疫组化分析进一步证实了这一结果，而且发现 PARP9 主要在神经元中表达，在小胶质细胞和星形胶质细胞中的表达较低。这表明 PARP9 可能在脑梗死远程脑区的神经元和胶质细胞病理变化中发挥作用。
- PARP9 表达变化对认知功能和继发性损伤的影响：为了探究 PARP9 的作用，研究人员利用 AAV 介导的技术来调节 PARP9 的表达。他们将含有不同基因的 AAV 病毒注射到大鼠的右侧丘脑和海马体中，成功实现了对 PARP9 表达的调控。实验结果显示，PARP9 基因敲低（AAV - siPARP9 组）的大鼠在 Morris 水迷宫实验中表现更好，它们找到隐藏平台的时间更短，在目标象限停留的时间更长，这说明 PARP9 敲低能够促进认知功能的恢复。Nissl 染色结果表明，AAV - siPARP9 组大鼠同侧丘脑和海马体中完整的 Nissl 阳性神经元数量更多，这意味着神经元损失减少。相反，PARP9 过表达（AAV - PARP9 组）的大鼠虽然也出现了神经元损伤加重和认知功能恶化的趋势，但部分结果未达到统计学意义。
- PARP9 对神经元凋亡的影响：研究人员通过 TUNEL 染色和 CC3 染色发现，AAV - siPARP9 组大鼠同侧丘脑和海马体中 TUNEL 阳性细胞和 CC3 阳性神经元数量明显减少，这表明 PARP9 敲低能够抑制神经元凋亡。Western blot 分析结果也显示，AAV - siPARP9 组大鼠丘脑组织中 Caspase - 9 激活和 Bax 表达降低，Bcl - 2 水平升高。而 AAV - PARP9 组大鼠则出现了相反的变化，这进一步证实了 PARP9 在神经元凋亡过程中的作用。
- PARP9 对神经炎症的影响：免疫荧光分析表明，AAV - siPARP9 组大鼠同侧丘脑和海马体中总小胶质细胞（Iba - 1?）和促炎小胶质细胞（CD86?Iba - 1?）数量减少，抗炎小胶质细胞（CD163?Iba - 1?）数量增加，同时促炎细胞因子 TNF - α 和 IL - 1β 水平降低。这说明 PARP9 敲低能够有效减轻神经炎症。而 AAV - PARP9 组大鼠虽然总小胶质细胞数量增加，但促炎小胶质细胞数量变化不明显，抗炎小胶质细胞数量减少，细胞因子水平与对照组相比无显著差异，表明 PARP9 过表达对神经炎症反应的影响不显著。
- PARP9 通过 PI3K 通路发挥作用：研究人员对 AAV - siScramble 和 AAV - siPARP9 大鼠的同侧丘脑进行 RNA 测序分析和 KEGG 富集分析，发现 PARP9 敲低后，PI3K 通路显著激活。进一步的研究发现，PI3K 通路的激活与 PARP9 敲低后的神经保护作用密切相关。为了验证这一点，研究人员使用 PI3K 抑制剂 LY294002 处理 AAV - siPARP9 大鼠。结果发现，LY294002 阻断了 PI3K 通路的激活，逆转了 PARP9 敲低带来的神经保护作用，导致神经元凋亡增加、神经炎症加重，大鼠的认知功能也出现了明显的下降。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：PARP9 在脑梗死之后，会通过促进神经元凋亡和神经炎症，加重神经损伤和认知能力下降，而且这一过程部分是通过 PI3K 通路来实现的。这一发现具有重要的意义，它揭示了 PARP9 在脑梗死病理过程中的关键作用，为治疗脑梗死及其引发的认知障碍提供了新的潜在靶点。虽然目前的研究还存在一些局限性，比如对 PARP9 在中枢神经系统和外周组织中的系统性表达动态了解有限，PARP9 与 PI3K 通路之间的具体分子相互作用还不清楚，以及样本量相对较小等问题。但这项研究为后续的研究指明了方向，未来研究人员可以进一步深入探究这些问题，有望开发出更有效的治疗脑梗死的方法，为患者带来新的希望。
