胆固醇代谢重编程介导小胶质细胞诱导的慢性神经炎症并阻碍脑卒中后神经修复

本研究针对脑卒中后慢性神经炎症阻碍功能恢复的临床难题，深入探讨了小胶质细胞胆固醇代谢异常与持续激活的因果关系。研究人员通过单细胞测序发现卒中相关泡沫样小胶质细胞簇(SAM-foamy)，并证实胆固醇晶体直接注射可重现慢性神经炎症表型。研究团队采用CYP46A1基因过表达和efavirenz药物干预手段，成功促进胆固醇清除、减轻白质损伤并改善神经功能恢复，为靶向胆固醇代谢的卒中治疗提供了新策略。

　　

脑卒中作为全球致残率最高的神经系统疾病，其后期功能恢复始终是临床治疗的难点。虽然急性期溶栓治疗取得进展，但超过4.5小时时间窗的患者往往错失良机。更为棘手的是，即使在急性期幸存，多数患者仍面临慢性神经炎症导致的长期功能障碍。小胶质细胞作为中枢神经系统固有的免疫细胞，在脑卒中后表现出双重角色：早期清除细胞碎片有利修复，但持续激活却会释放炎症因子加剧损伤。这种慢性激活状态可维持数月至数年，但其背后的分子机制尚未明确。

近年来，胆固醇代谢与炎症的关联在动脉粥样硬化等领域取得重要进展，但在脑卒中领域却鲜有研究。大脑作为胆固醇最丰富的器官，约25%的体胆固醇聚集于此，其中70%存在于少突胶质细胞形成的髓鞘中。脑卒中后，小胶质细胞大量吞噬含胆固醇的细胞碎片，但其胆固醇代谢是否发生改变，以及这种改变如何影响小胶质细胞功能，仍是未解之谜。

针对这一科学问题，首都医科大学郝俊伟教授团队在《Nature Metabolism》发表了创新性研究成果。研究人员通过综合运用单细胞转录组测序、脂质组学分析和多种分子影像技术，结合转基因动物模型和药理学干预手段，系统揭示了小胶质细胞胆固醇代谢重编程在脑卒中后慢性神经炎症中的核心作用。

研究采用的主要技术方法包括：1）建立小鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)模型模拟缺血性脑卒中；2）通过磁激活细胞分选技术分离CD11b⁺小胶质细胞进行转录组和脂质组分析；3）应用单细胞RNA测序技术鉴定细胞亚群；4）采用偏振光显微镜检测胆固醇晶体形成；5）利用Cx3cr1-CreER^TM;R26-LSL-Cyp46a1条件性基因过表达小鼠进行功能验证；6）使用FDA批准药物efavirenz进行干预研究。

Characterizing the role of microglia in acute and chronic neuroinflammation post ischaemic stroke in male mice

研究人员首先通过MRI和免疫组化证实，脑缺血损伤可导致持续性脑病变和髓鞘损伤，小胶质细胞在病灶区大量聚集并长期激活。形态学分析显示，小胶质细胞从急性期的"阿米巴样"逐渐转变为慢性期的"泡沫样"表型。批量RNA测序发现，分离的CD11b⁺小胶质细胞持续高表达Tnf、Il1b等炎症因子，基因集富集分析(GSEA)显示炎症和免疫反应通路显著激活。值得注意的是，这种慢性神经炎症现象在雌雄小鼠中均存在。

Sustained microglia depletion during the chronic stage post stroke ameliorates stroke-induced neurologic lesions in male mice

为明确小胶质细胞在慢性期的功能作用，研究使用PLX5622药物清除小胶质细胞。结果显示，持续清除小胶质细胞可显著改善运动协调能力和认知功能，减少脑损伤体积并促进白质修复，证明慢性期小胶质细胞激活确实阻碍神经功能恢复。

MCAO in male mice triggers cholesterol metabolic reprogramming in microglia during the chronic stage post stroke

通过BODIPY染色和脂质组学分析，研究发现小胶质细胞内脂滴堆积在慢性期明显增加。靶向脂质组学显示胆固醇酯和游离胆固醇水平显著升高。偏振光显微镜观察到特征性的胆固醇晶体形成，且在慢性期数量显著增加。转录组分析显示胆固醇代谢相关基因表达发生重编程：胆固醇酯化酶Soat1和水解酶Nceh1表达上调，外排基因Abca1、Abcg1和Apoe也显著升高，但合成基因变化不明显。

MCAO induces SAM-foamy microglial clusters during the chronic stage in male mice

单细胞RNA测序发现了一个独特的卒中相关泡沫样小胶质细胞(SAM-foamy)亚群，高表达脂质代谢和吞噬相关基因(Apoe、Lpl、Trem2、Npc2等)。这些细胞同时表达大量炎症因子，呈现明显的促炎表型。拟时序分析显示胆固醇代谢基因表达变化先于炎症因子上调，提示胆固醇积累可能驱动炎症反应。

Cholesterol injection into the brain of male mice triggers sustained microglia activation

为证实胆固醇沉积的直接作用，研究人员向脑实质内注射胆固醇晶体或游离胆固醇。结果显示，胆固醇注射可导致小胶质细胞持续激活、髓鞘损伤和炎症基因表达上调，模拟了脑卒中后的慢性神经炎症表型。这一发现直接证明了胆固醇沉积与小胶质细胞持续激活的因果关系。

Genetic overexpression of Cyp46a1 in microglia significantly ameliorates post-stroke brain lesions in male mice

CYP46A1是脑内主要的胆固醇24-羟化酶，负责将胆固醇转化为24S-羟胆固醇并通过血脑屏障排出。研究构建了小胶质细胞特异性Cyp46a1过表达小鼠，发现在脑卒中后，这些小鼠运动功能和认知能力明显改善，脑损伤体积减小，髓鞘完整性提高，小胶质细胞内脂滴积累减少，炎症反应减弱。

EFV profoundly enhances neurorestoration after ischaemic stroke in male mice

为探索临床转化潜力，研究使用FDA已批准的抗HIV药物efavirenz(EFV)激活CYP46A1。EFV治疗显著改善了脑卒中小鼠的神经功能，减少脑损伤体积，促进髓鞘修复，降低小胶质细胞脂质积累和炎症反应，证实了靶向胆固醇代谢的治疗策略具有临床转化价值。

研究结论与讨论部分强调，缺血性脑卒中可引起小胶质细胞胆固醇代谢重编程，导致细胞内胆固醇异常积累和晶体形成，从而驱动慢性神经炎症并阻碍神经修复。通过基因或药物手段增强CYP46A1活性，促进胆固醇清除，可有效减轻神经炎症、促进白质修复和功能恢复。

这项研究的重大意义在于首次系统阐明了小胶质细胞胆固醇代谢在脑卒中后慢性神经炎症中的核心作用，发现了SAM-foamy这一新的小胶质细胞亚群，并提供了CYP46A1作为治疗靶点的实验证据。特别是EFV的老药新用策略，为临床治疗提供了潜在可行方案。研究不仅深化了对脑卒中后慢性损伤机制的理解，也为开发针对慢性期脑卒中的治疗策略提供了新思路，具有重要的理论价值和临床转化前景。

研究也存在一定局限性，如主要关注小胶质细胞而可能忽略了星形胶质细胞、神经元和其他免疫细胞的作用；胆固醇沉积引发炎症的具体通路尚未完全明确；研究主要使用雄性小鼠，限制了结果在雌性中的推广性。未来研究需要结合空间转录组学等技术进一步阐明细胞间相互作用，并在两性动物中验证治疗策略的有效性。