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在神经炎症性疾病如多发性硬化症（MS）中，星形胶质细胞反应性是重要病理特征，但相关代谢重编程机制不明。研究人员围绕此开展研究，发现 MCT4 在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠星形胶质细胞中表达上调，靶向 MCT4 或可缓解疾病，为治疗提供新思路。
在神秘而复杂的中枢神经系统（CNS）世界里，星形胶质细胞就像一群默默守护的卫士，承担着为神经元提供结构和代谢支持、调节突触等重要职责。然而，在多发性硬化症（MS）等神经炎症性疾病的侵袭下，这些卫士却发生了变化，产生了星形胶质细胞反应性。这一变化不仅会影响神经元的正常功能，还与疾病的发展密切相关。目前，虽然已经知道过度糖酵解可能导致星形胶质细胞反应性并促进神经炎症反应，但背后复杂的代谢重编程机制却如同隐藏在迷雾之中，亟待揭示。为了揭开这层神秘的面纱，陕西师范大学生命科学学院的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Journal of Neuroinflammation》上，为我们带来了对抗这些疾病的新曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。在动物实验方面，构建了实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠模型模拟 MS 疾病进程。细胞实验上，分离培养了原代星形胶质细胞进行体外研究。还运用了免疫荧光染色、蛋白质免疫印迹（Western blotting）、定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）等技术检测蛋白和基因表达水平；利用免疫沉淀和质谱分析鉴定蛋白间相互作用 ；借助慢病毒转导技术调控基因表达。
MCT4 水平在 EAE 小鼠星形胶质细胞中升高
研究人员首先对 EAE 小鼠星形胶质细胞中 MCT1 和 MCT4 的表达情况进行探究。免疫荧光染色和定量分析显示，与正常对照组相比，EAE 小鼠星形胶质细胞中 MCT1 水平无显著变化。而 MCT4 在 EAE 小鼠星形胶质细胞中的荧光强度、阳性细胞比例和面积覆盖率在疾病不同阶段均有所增加。在体外实验中，用 EAE 小鼠脾细胞上清液（MOGsup）、肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）和白细胞介素 - 1β（IL-1β）刺激原代星形胶质细胞，MCT4 的 mRNA 水平也明显上调。对 MS 患者基因表达数据库（GEO）分析发现，MCT4 在正常外观白质和慢性活动性病损边缘表达上调。这些结果表明，MCT4 在 EAE 小鼠星形胶质细胞中表达升高。
MCT4 促进星形胶质细胞增殖和糖酵解
为研究 MCT4 在星形胶质细胞病理过程中的作用，研究人员进行了功能实验。敲低 MCT4 或使用其抑制剂 α - 氰基 - 4 - 羟基肉桂酸（CHCA）处理，均导致星形胶质细胞乳酸产生和葡萄糖消耗减少，糖酵解相关酶如葡萄糖转运蛋白 1（GLUT1）和己糖激酶 2（HK2）表达下调；过表达 MCT4 则增加乳酸生成。在细胞增殖实验中，MCT4 抑制剂或敲低 MCT4 显著降低 EdU 阳性细胞比例，过表达 MCT4 则促进细胞增殖。这一系列实验表明，MCT4 能够促进星形胶质细胞的增殖和糖酵解。
MCT4 诱导星形胶质细胞中 NF-κB 和 c-Myc 信号通路激活
为探究 MCT4 介导增殖和糖酵解的机制，研究人员聚焦于 NF-κB 和 c-Myc 信号通路。实验发现，敲低 MCT4 或使用 CHCA 处理，均显著降低 TNF-α 和 IL-1β 刺激的星形胶质细胞中 p65 的磷酸化水平，抑制 c-Myc 信号通路的激活。免疫沉淀实验证实 MCT4 可直接与 NF-κB 的 p50、p65 亚基以及 c-Myc 相互作用。用 c-Myc 抑制剂 10,058-F4 或 NF-κB 抑制剂 JSH-23 处理 MCT4 过表达的星形胶质细胞，可显著抑制细胞增殖和乳酸生成增加。由此可见，MCT4 通过激活 NF-κB 和 c-Myc 信号通路，促进星形胶质细胞的增殖和糖酵解。
E3 连接酶 TRIM7 与 MCT4 相互作用且在 EAE 小鼠星形胶质细胞中表达降低
通过免疫沉淀和质谱分析，研究人员发现 E3 泛素连接酶 TRIM7 可与 MCT4 相互作用。分子对接和免疫沉淀实验进一步证实了二者的相互作用。单细胞 RNA 测序、免疫荧光和 qRT-PCR 分析表明，TRIM7 在 EAE 小鼠星形胶质细胞中的表达显著低于正常小鼠，且在体外实验中，MOGsup、TNF-α 和 IL-1β 刺激也会降低原代星形胶质细胞中 TRIM7 的 mRNA 表达。对 MS 患者 GEO 数据集分析显示，其活性病灶中 TRIM7 mRNA 水平同样下调。这些结果揭示了 TRIM7 与 MCT4 的相互作用以及 TRIM7 在 EAE 小鼠星形胶质细胞中的低表达情况。
TRIM7 通过泛素化促进 MCT4 降解
鉴于 MCT4 和 TRIM7 在 EAE 小鼠星形胶质细胞中的表达呈负相关，研究人员推测 TRIM7 可能调节 MCT4 的稳定性。实验结果显示，敲低 TRIM7 会增加 MCT4 的蛋白水平，过表达 TRIM7 则使其降低。环己酰亚胺实验表明，过表达 TRIM7 会缩短 MCT4 的半衰期，蛋白酶体抑制剂 MG132 可阻断这一降解过程。此外，过表达 TRIM7 会增加 MCT4 的 K48 连接的多聚泛素化，促进其降解。这表明 TRIM7 可通过泛素化促进 MCT4 的降解。
TRIM7 限制 MCT4 介导的星形胶质细胞增殖和糖酵解
为深入研究 TRIM7-MCT4 轴的生物学意义，研究人员同时敲低 TRIM7 和 MCT4。结果发现，敲低 TRIM7 会增加 EdU 阳性星形胶质细胞的比例，提高葡萄糖消耗和乳酸生成水平，而同时敲低 MCT4 可部分逆转这些变化。这表明 TRIM7 能够限制 MCT4 介导的星形胶质细胞增殖和糖酵解。
MCT4 敲低减轻 EAE 症状
在体内实验中，研究人员通过脑室内注射靶向 MCT4 的慢病毒，敲低 EAE 小鼠星形胶质细胞中的 MCT4 表达。结果显示，在疾病预防阶段敲低 MCT4，可减轻 EAE 小鼠的疾病严重程度，延迟发病时间。组织学分析表明，敲低 MCT4 可减少炎症和脱髓鞘病变，增加完整髓鞘比例，降低胶质细胞（包括星形胶质细胞和小胶质细胞）的激活水平，减少星形胶质细胞的增殖。这些结果表明，敲低星形胶质细胞中的 MCT4 有望成为治疗 MS 的潜在策略。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 EAE 过程中星形胶质细胞中 MCT4 的上调及其在促进星形胶质细胞糖酵解、增殖和反应性中的关键作用，同时发现了 TRIM7 对 MCT4 的泛素化调控机制。体内实验证实，敲低 MCT4 可减轻 EAE 严重程度，为将糖酵解相关酶作为神经炎症性疾病的潜在治疗靶点提供了理论依据。不过，MCT4 在其他免疫细胞中的作用以及 TRIM7 对其他代谢相关酶的调控作用仍有待进一步研究。总体而言，该研究为理解神经炎症性疾病的发病机制和开发新的治疗方法提供了重要线索。
