E2f1过表达通过调控脑内皮细胞DNA修复改善衰老小鼠认知功能的机制研究

本研究揭示了转录因子E2F1在衰老过程中对脑微血管内皮细胞（CECs）DNA损伤修复的关键作用。通过AAV-BR1载体靶向递送E2f1基因至老年小鼠脑血管，显著降低γH2AX标记的DNA损伤，上调BBB完整性相关基因（Plvap/Esam），并改善空间记忆和情境学习能力。研究首次发现E2F1-ACOD1轴通过促进免疫调节代谢物衣康酸（itaconate）合成，其衍生物4-OI可有效抵御氧化应激诱导的内皮屏障功能障碍，为衰老相关脑血管疾病提供了新治疗靶点。

　　

E2F1在衰老脑内皮细胞中的调控机制

研究发现老年小鼠（20月龄）脑组织和脑血管中E2F1及其磷酸化形式（Ser375位点）显著低于年轻小鼠（4月龄），伴随微血管分离样本中DNA损伤标志物γH2AX水平升高。原代培养的老年小鼠CECs同样呈现E2F1活性降低与DNA损伤累积的负相关性。

基因干预改善DNA损伤

通过pCMV-HA-E2F1质粒转染老年小鼠CECs，使E2f1过表达后，γH2AX荧光强度降低35%，且细胞增殖不受影响。采用具有脑血管高趋向性的AAV-BR1载体递送E2f1至老年小鼠颈动脉，两个月后其Y迷宫自发交替率提高21%，恐惧条件反射静止时间延长18%，同时脑切片CD31⁺血管的γH2AX信号减弱。

血脑屏障功能调控

RNA测序显示E2f1过表达使CECs中BBB相关基因Plvap（+2.1倍）和Esam（+1.8倍）显著上调，而Claudin-1和Jam2下调。跨内皮电阻（TEER）测定证实老年小鼠CECs的屏障功能较年轻组降低42%，但经E2f1干预后TEER恢复速率提升。

ACOD1-衣康酸轴的新发现

转录组分析揭示E2f1过表达使免疫相关基因Acod1（编码衣康酸脱羧酶1）表达量激增4.3倍，该酶催化产生的衣康酸衍生物4-OI（10μM）预处理可抵抗H₂O₂（500μM）诱导的氧化损伤：使CECs存活率恢复至对照组92%，γH2AX水平降低57%，TEER值在72小时内完全复原。Western blot证实老年小鼠脑组织ACOD1蛋白量较年轻组减少62%。

治疗潜力与转化价值

该研究首次阐明E2F1-ACOD1通路通过双重机制发挥作用：一方面直接参与DNA损伤修复，另一方面通过代谢重编程增强内皮细胞抗氧化能力。衣康酸衍生物4-OI展现出快速修复内皮屏障的特性，为衰老相关脑血管病变及阿尔茨海默病等神经退行性疾病提供了潜在干预策略。值得注意的是，AAV-BR1载体虽主要靶向脑血管，但仍需优化以避免神经元E2f1过表达引发的潜在副作用。