缺血性中风后Pi16_Reactive内皮细胞状态的鉴定及其通过昼夜节律和MAPK通路介导的神经保护机制

《Journal of Translational Medicine》：PI16 regulates circadian-related transcriptional remodeling of reactive endothelial cells and attenuates cerebral ischemia/reperfusion injury

　　**摘要****背景**缺血性中风后，神经血管单元发生动态重塑，在此期间，内皮细胞通过旁分泌信号和细胞间通讯促进神经元存活和组织修复。然而，缺血后内皮细胞状态的异质性，以及昼夜节律转录程序在内皮细胞重塑中的作用仍知之甚少。**方法**采用小鼠大脑中动脉闭塞（MCAO）模型的多时间点单细胞RNA测序数据进行分析，以表征内皮细胞异质性、昼夜节律相关基因集的相对富集程度、细胞状态轨迹及细胞间通讯。关键发现在MCAO/再灌注（MCAO/R）小鼠和经氧葡萄糖剥夺/复氧（OGD/R）处理的bEnd.3细胞中，通过分子检测、Pi16过表达或敲低以及条件培养液实验进行验证。此外，通过体内实验进一步评估了PI16过表达对缺血性脑损伤和神经功能结局的影响。**结果**单细胞分析鉴定出一种独特的Pi16_Reactive内皮细胞状态，在分析数据集中中后期阶段其相对比例更高。这些细胞表现出Pi16、Fabp4、Cdh13和Hbegf表达上调，昼夜节律相关基因集评分和转录可塑性相对较高，以及细胞外基质重塑和MAPK信号通路的富集。轨迹分析提示这是一种过渡性内皮细胞表型，而细胞-细胞通讯分析鉴定出Ptn–Ncl作为与神经元互作的计算预测候选分子。PI16在MCAO/R后呈动态表达，并在体外OGD/R处理的内皮细胞中上调。操纵Pi16表达可改变MAPK相关信号和昼夜节律相关分子，包括Bhlhe40、Klf9和Nfil3。Pi16过表达内皮细胞的条件培养液可增强OGD/R损伤的HT22细胞活力，上调BCL2并下调BAX，而Pi16敲低则产生相反效果。在体内，AAV9介导的Pi16过表达可保护NeuN阳性神经元，减轻脑梗死和组织病理学损伤，并改善MCAO/R后的神经功能结局。**结论**我们鉴定出一种Pi16_Reactive内皮细胞状态，在缺血性中风后以较高的昼夜节律相关基因集评分和转录可塑性为特征。PI16与缺血后内皮细胞的MAPK和昼夜节律相关转录重塑相关，并增强内皮细胞对损伤神经元的旁分泌支持。AAV9介导的Pi16过表达在体内可进一步减轻缺血性脑损伤和神经功能障碍，尽管介导该保护作用的细胞类型仍有待明确。