星形胶质细胞NBCe1选择性缺失通过调节AQP4极化和Kir4.1表达减轻缺血性脑卒中损伤

这篇开创性研究揭示了星形胶质细胞电导性钠碳酸氢盐转运体1（NBCe1/Slc4a4）在缺血性脑卒中中的关键作用。通过构建诱导型Gfap-CreERT2+/?;Nbce1f/f条件敲除小鼠（Nbce1iΔAstro），研究者发现选择性删除反应性星形胶质细胞中的Nbce1基因可显著减小梗死体积、减轻脑水肿、改善脑血流灌注，并加速神经功能恢复。机制研究表明，NBCe1缺失通过维持血管周围AQP4水通道蛋白极化分布、上调Kir4.1钾通道表达、减少星形胶质细胞体积，从而保护血脑屏障（BBB）完整性。该研究为缺血性脑卒中治疗提供了新的靶点策略。

　　

星形胶质细胞NBCe1在缺血性脑卒中中的关键作用

3.1 Nbce1^iΔAstro小鼠的构建与表征

研究团队通过将Nbce1^fl/fl小鼠与诱导型Gfap-Cre^ERT2+/?小鼠杂交，构建了星形胶质细胞特异性Nbce1条件敲除小鼠模型。他莫昔芬诱导后，约30%的GFAP⁺星形胶质细胞发生基因重组，Western blot证实ACSA2⁺星形胶质细胞中NBCe1蛋白表达降低85.2%。行为学测试显示，基础状态下敲除小鼠仅表现出探索行为增强，其他神经功能正常。

3.2 Nbce1^iΔAstro显著减轻脑卒中损伤

T2加权MRI和TTC染色结果显示，与野生型（WT）相比，Nbce1^iΔAstro小鼠在卒中后3天梗死体积减少77.6%，脑半球肿胀减轻70.4%。神经功能评估显示，敲除小鼠在改良神经功能缺损评分（mNSS）、足误试验和胶带移除测试中表现显著改善。NeuN⁺神经元计数证实敲除小鼠神经元丢失减少。

3.3 卒中后反应性星形胶质细胞中NBCe1表达上调

RNAscope荧光原位杂交结合免疫荧光显示，WT小鼠缺血半暗带区GFAP⁺反应性星形胶质细胞中Nbce1 mRNA簇数量增加4倍。免疫染色显示NBCe1蛋白在星形胶质细胞胞体和突起中形成特征性点状信号，3D重建分析证实缺血侧NBCe1⁺ puncta数量显著增加。

3.4 Nbce1缺失保护血脑屏障完整性

Evans blue渗漏实验显示，敲除小鼠缺血半球染料外渗减少53%。免疫荧光证实血清白蛋白在缺血半暗带的渗透面积减少67%。CD31和lectin双标显示血管形态完整，血管密度无显著差异，表明BBB保护并非源于血管重塑。

3.5 AQP4极性分布的重编程

三维成像分析揭示，WT卒中脑AQP4在星形胶质细胞胞体和突起中弥漫分布，而敲除小鼠保持血管周围极性定位。定量显示敲除组血管周围AQP4/总AQP4比值提高2.1倍，胞体内AQP4 puncta减少38.5%。

3.6 Kir4.1表达上调与星形胶质细胞体积调控

免疫印迹和RNAscope证实，敲除小鼠缺血半暗带Kir4.1蛋白表达增加1.8倍，Kcnj10 mRNA斑点数增加2.3倍。Diolistic标记结合IMARIS三维重建显示，敲除组星形胶质细胞域体积从27.07×10³μm³降至15.0×10³μm³，接近对侧水平（11.7×10³μm³）。

3.7 脑血流动力学与炎症调控

激光散斑对比成像显示敲除小鼠在再灌注24小时脑血流恢复率达98.1%，显著高于WT组（80.4%）。细胞因子芯片检测发现TIMP-1表达上调1.53倍，可能通过β1整合素机制维持星形胶质细胞终足-内皮连接。

讨论与展望

该研究首次阐明星形胶质细胞NBCe1通过多重机制加剧缺血性脑损伤：①介导Na⁺-HCO₃^-内流导致细胞肿胀；②破坏AQP4极性分布；③抑制Kir4.1的神经保护作用。选择性抑制NBCe1可触发内源性保护机制，包括：增强Kir4.1介导的K⁺空间缓冲、维持血管周围AQP4极性、上调TIMP-1表达等。这些发现为开发靶向星形胶质细胞离子稳态的脑卒中治疗策略提供了理论依据。未来研究需进一步解析NBCe1与AQP4/Kir4.1的分子互作，以及其在临床相关卒中模型中的治疗时间窗。