小胶质细胞DUBA-IRAK1-IKKβ信号环路调控神经炎症的分子机制及治疗潜力

本文揭示了去泛素化酶DUBA通过IRAK1-IKKβ信号环路调控小胶质细胞激活的新机制。研究发现，在神经炎症条件下，DUBA通过自去泛素化（self-deubiquitination）稳定化，进而通过K48去泛素化稳定白细胞介素-1受体相关激酶1（IRAK1），增强NF-κB和MAPK信号通路，促进促炎因子产生。特异性敲除小胶质细胞DUBA可显著改善LPS诱导的抑郁样行为和缺血性卒中损伤，为神经炎症相关疾病提供了新的治疗靶点。

　　

小胶质细胞DUBA-IRAK1-IKKβ信号环路调控神经炎症的机制研究

1 引言

小胶质细胞作为中枢神经系统（CNS）的重要免疫细胞，在发育、稳态维持和疾病过程中发挥关键作用。当识别到损伤相关分子模式（DAMPs）或病原相关分子模式（PAMPs）时，小胶质细胞通过模式识别受体（PRRs）激活，产生大量炎症分子，建立神经炎症微环境。Toll样受体4（TLR4）被革兰阴性菌成分脂多糖（LPS）激活后，可强烈诱导小胶质细胞活化。神经炎症是卒中、神经退行性疾病、自身免疫性疾病和感染等CNS疾病的共同病理特征。

信号转导受到泛素化等翻译后修饰（PTMs）的精细调控。去泛素化酶（DUBs）能够逆转泛素化过程，其中卵巢肿瘤蛋白酶（OTU）家族成员DUBA在多种炎症信号通路调控中发挥作用。然而，DUBA是否参与小胶质细胞激活和神经炎症尚不清楚。

2 结果

2.1 LPS上调DUBA表达

研究发现，LPS刺激可快速上调BV2细胞中DUBA蛋白水平，但不改变Duba mRNA表达，表明这种上调是转录非依赖性的。蛋白酶体抑制剂MG132处理可增加DUBA蛋白水平，提示DUBA主要通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）降解。CHX追踪实验证实DUBA蛋白可被快速降解。

2.2 LPS通过诱导DUBA去泛素化抑制其降解

LPS刺激显著减少DUBA的K48特异性泛素化。DUBA可形成寡聚体，这种寡聚化在LPS刺激后增强。体外去泛素化实验证实，FLAG标记的DUBA能有效去除MYC标记的DUBA上的K48多聚泛素链。DUBA的D221和C224位点对其自去泛素化活性至关重要。进一步研究发现，IKKβ抑制剂可消除LPS对DUBA表达的上调作用，表明LPS通过IKKβ诱导DUBA磷酸化和激活。

2.3 DUBA通过增加IRAK1表达促进NF-κB和MAPK介导的炎症反应

构建Duba^-/- BV2细胞发现，DUBA缺失显著降低LPS诱导的促炎因子产生。DUBA缺陷减弱了LPS诱导的NF-κB和MAPK信号通路激活，并损害p65核转位。机制上，DUBA缺失显著降低IRAK1蛋白水平，但不影响Irak1转录。

2.4 DUBA与IRAK1相互作用并减少IRAK1降解

DUBA与IRAK1在内外源水平均存在相互作用，两者在细胞质中共定位。DUBA缺陷加速IRAK1降解，而蛋白酶体抑制剂处理可消除Duba^+/+和Duba^-/-细胞间IRAK1表达的差异，表明DUBA主要通过抑制蛋白酶体降解来维持IRAK1蛋白水平。

2.5 DUBA去除IRAK1的K48连接多聚泛素链

DUBA缺失显著增加IRAK1的K48特异性泛素化。体外实验证实DUBA能直接去除IRAK1上的K48多聚泛素链。C224S和S177A突变使DUBA丧失对IRAK1的去泛素化能力，也失去稳定IRAK1的作用。

2.6 小胶质细胞DUBA缺陷减轻LPS处理小鼠的抑郁样行为

在体内实验中，LPS处理可上调小胶质细胞DUBA表达。通过将Duba^flox小鼠与Cx3cr1-Cre^ERT2小鼠杂交，构建了小胶质细胞特异性DUBA敲除（Duba^cko）小鼠。DUBA缺陷显著降低LPS诱导的脑内促炎因子水平，减少小胶质细胞数量和活化，并改善抑郁样行为。

2.7 缺血性卒中上调小胶质细胞DUBA表达，敲除DUBA减轻缺血损伤

缺血性卒中后，小鼠和患者缺血半暗带区小胶质细胞DUBA表达上调。大脑中动脉闭塞（MCAO）模型显示，Duba^cko小鼠脑梗死体积显著小于Duba^flox小鼠，神经功能缺损明显改善。DUBA缺陷减少缺血半暗带区小胶质细胞活化和促炎因子产生。

3 讨论

本研究揭示了DUBA调控小胶质细胞活化的新机制。在神经炎症条件下，DUBA通过自去泛素化稳定化，进而通过稳定IRAK1增强TLR信号转导，形成正反馈环路维持促炎信号。与A20等抑制性DUBs不同，DUBA表现出独特的促炎特性。这些发现为神经炎症相关疾病提供了新的治疗靶点。

4 实验方法

研究使用了基因编辑的BV2细胞和小胶质细胞特异性DUBA敲除小鼠。通过Western blot、免疫共沉淀、免疫荧光等方法分析蛋白表达和相互作用。行为学测试包括改良神经严重程度评分（mNSS）、转棒测试和粘附去除测试等。MCAO模型通过激光多普勒血流仪监测脑血流变化。