MFN2与BAG6协同调控ROS水平和自噬流对抗脑缺血再灌注损伤的机制研究

这篇研究揭示了线粒体融合蛋白2（MFN2）通过调控活性氧（ROS）水平和自噬流（autophagic flux）在脑缺血再灌注（I/R）损伤中的关键作用。研究者通过基因敲除和过表达实验证实，MFN2与BAG6的相互作用能显著降低ROS水平、稳定线粒体功能，并协同减轻神经损伤，为卒中治疗提供了新靶点。

　　

MFN2与BAG6在脑缺血再灌注损伤中的协同保护机制

背景与科学问题

脑缺血再灌注（I/R）损伤是缺血性卒中治疗的主要障碍，其核心机制涉及线粒体功能障碍和氧化应激。线粒体融合蛋白2（MFN2）作为调控线粒体动态平衡的关键蛋白，此前在肝脏I/R损伤中表现出保护作用，但其在神经系统的具体机制尚不明确。本研究通过构建神经元特异性MFN2条件性敲除（MFN2-cKO）小鼠模型，结合体外氧糖剥夺/复氧（OGD/R）细胞实验，揭示了MFN2通过调控ROS和自噬流发挥神经保护作用的分子通路。

方法学创新

研究团队采用多维度技术平台：

1. 1.

   动物模型：通过Camk2a-cre介导的神经元特异性MFN2敲除小鼠，结合大脑中动脉闭塞（MCAO）模型，评估神经功能缺损和梗死体积。

2. 2.

   细胞模型：在SY5Y神经母细胞瘤中利用siRNA敲低和质粒过表达MFN2，通过RealTime-Glo凋亡/坏死检测系统动态监测细胞死亡。

3. 3.

   分子互作：免疫共沉淀（Co-IP）和质谱分析鉴定MFN2与BAG6的直接结合，并构建MFN2截断体定位其互作结构域（TM1区）。

关键发现

1. 1.

   MFN2缺失加剧损伤：MFN2-cKO小鼠在MCAO后表现出更严重的神经功能缺损和梗死体积扩大，伴随ROS水平升高和自噬流抑制（LC3II/LC1比值下降，P62积累）。

2. 2.

   MFN2过表达的保护效应：腺相关病毒（AAV9）介导的MFN2过表达显著降低ROS水平，改善线粒体膜电位（ΔΨm），并通过激活AMPK-mTOR通路促进自噬。

3. 3.

   MFN2-BAG6轴的作用：

   • •

     BAG6过表达可模拟MFN2的神经保护作用，但单独不改变ROS水平。

   • •

     共过表达MFN2和BAG6产生协同效应，进一步减少梗死体积并显著降低ROS，提示BAG6通过MFN2放大抗氧化作用。

   • •

     免疫荧光证实两者在胞质共定位，且MFN2的TM1结构域是互作必需区域。

机制解析

1. 1.

   自噬调控：MFN2缺失导致自噬体形成受阻（电镜显示自噬体减少），而BAG6作为自噬负调节因子，其过表达可能通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）分流降解底物，间接调节自噬流。

2. 2.

   线粒体-ER对话：MFN2可能通过稳定线粒体-内质网接触（MAMs）减少ER应激，从而抑制PERK通路相关的ROS爆发。

临床意义与展望

该研究首次阐明MFN2-BAG6轴通过双重调控氧化应激和自噬缓解脑I/R损伤的机制，为卒中治疗提供了以下新策略：

• •

  靶向干预：设计模拟MFN2 TM1结构域的多肽或小分子，增强MFN2-BAG6相互作用。

• •

  联合治疗：协同调控ROS和自噬可能比单一靶点更有效，尤其在溶栓时间窗外的患者中潜力显著。

局限性与未来方向

1. 1.

   细胞模型中MFN2过表达导致晚期坏死增加，提示需优化表达水平以避免能量代谢失衡。

2. 2.

   BAG6在神经元中的亚细胞定位及剪切体功能需进一步解析，尤其在应激条件下的翻译后修饰。

这项研究为理解线粒体-自噬网络在神经系统疾病中的作用提供了重要范式，相关成果已发表于《Stroke》期刊（DOI: 10.1161/STROKEAHA.125.052689）。