FGF17协同靶向神经元存活与少突胶质细胞发生以修复卒中后功能缺损

《Neurotherapeutics》：FGF17 synergistically targets neuronal survival and oligodendrogenesis to restore stroke deficits

　　

卒中仍然是导致长期残疾的主要原因，其恢复过程常因神经修复受损及胶质瘢痕介导的轴突再生抑制而受限。尽管成纤维细胞生长因子17（FGF17）在衰老过程中调控少突胶质细胞（OL）可塑性，但其在缺血性卒中中的治疗潜力及潜在机制尚不明确。研究人员探讨了外源性FGF17是否可通过增强神经修复并克服胶质瘢痕相关抑制来促进功能恢复。研究利用Fgf17报告小鼠（Fgf17^CreERT2/+;Rosa-CAG-LSL-tdTomato）绘制Fgf17阳性细胞分布图谱，并通过光血栓法（photothrombosis）在野生型及Fgf17基因敲除（Fgf17^?/?）小鼠的运动皮层（MC）和前扣带皮层（ACC）诱导局灶性缺血。重组FGF17经鼻内给药，通过运动和认知行为测试评估功能恢复，并采用病毒示踪、免疫荧光及分子检测等机制研究聚焦于细胞外信号调节激酶（Erk）–血清反应因子（SRF）和磷脂酶Cγ（PLCγ）–环磷酸腺苷（cAMP）信号通路。结果显示，FGF17主要表达于神经元，而其受体成纤维细胞生长因子受体3（FGFR3）则广泛分布。Fgf17^{?/保健小鼠表现出更大的梗死面积和更严重的功能缺损，而鼻内给予FGF17可显著改善野生型和敲除小鼠的运动与认知功能。机制上，FGF17通过Erk信号通路上调SRF促进少突胶质细胞发生和髓鞘修复；同时激活PLCγ–腺苷酸环化酶轴，升高细胞内cAMP水平，通过下调少突胶质细胞髓鞘糖蛋白（Omgp）、神经突生长抑制因子A（Nogo-A）和髓鞘相关糖蛋白（MAG）的mRNA水平，使轴突在抑制性微环境中实现再生。此外，FGF17还通过PI3K–Akt通路增强神经元存活并保护树突棘。总体而言，FGF17促进少突胶质细胞发生并增强神经元的内在再生能力，这些发现将FGF17信号确定为卒中后神经修复的有前景的治疗靶点。}

该研究发表于《Neurotherapeutics》，旨在探讨成纤维细胞生长因子17（FGF17）在缺血性卒中后的神经修复作用及其分子机制。

研究背景方面，卒中作为全球长期残疾的主要原因，尽管急性再通治疗降低了死亡率，但其狭窄的溶栓时间窗限制了临床应用，且卒中后有效的药物促进神经修复策略仍然缺乏。在中枢神经系统（CNS）中，少突胶质细胞（OL）不仅是髓鞘产生细胞，也是髓鞘可塑性的动态调节者，缺血损伤后的再髓鞘化对恢复神经完整性至关重要。FGF17已被发现可通过血清反应因子（SRF）信号选择性激活少突胶质细胞谱系，在衰老模型中 rejuvenate 海马记忆。然而，卒中后的组织修复受到胶质瘢痕的严重阻碍，该瘢痕富含轴突生长抑制分子如少突胶质细胞髓鞘糖蛋白（Omgp）、神经突生长抑制因子A（Nogo-A）和髓鞘相关糖蛋白（MAG），共同抑制轴突再生。环磷酸腺苷（cAMP）已被证明可将生长锥的排斥反应转化为吸引反应，使轴突克服抑制性微环境。基于此，研究人员推测FGF17可能通过促进再髓鞘化和增强神经元内在再生能力，发挥双重治疗功能。

研究人员开展的实验及结论如下。首先，利用Fgf17^CreERT2/+;Rosa-CAG-LSL-tdTomato报告小鼠，发现Fgf17主要表达于神经元（在海马齿状回DG约占16%、运动皮层MC约占21%、前扣带皮层ACC约占17%），而其受体FGFR3则广泛表达于星形胶质细胞（约84%）、神经元（约97%）、小胶质细胞（约63%）和少突胶质细胞谱系（约83%）。通过光血栓法建立MC或ACC局灶性梗死模型后，研究人员发现鼻内给予重组FGF17（30 μg，连续3天）可显著改善野生型小鼠的运动功能和认知功能，且该效果可持续28天；Fgf17^?/?小鼠表现出更严重的梗死面积扩大和功能缺损，而外源性FGF17治疗可显著改善这些情况。选择性消融DG区Fgf17阳性神经元可诱导情境记忆缺损，FGF17治疗可逆转该缺损。

机制研究中，研究人员发现FGF17通过以下途径发挥作用：一是通过MAPK–Erk–SRF轴调控少突胶质细胞，即FGF17治疗上调Erk蛋白表达和SRF的核定位及其mRNA水平，促进少突胶质细胞发生和髓鞘修复，使用Erk抑制剂SCH772984或SRF抑制剂CCG-100602均可阻断该效应及运动功能改善，而外源性SRF蛋白可直接增加少突胶质细胞密度；二是通过PLCγ–AC–cAMP通路克服轴突抑制，即FGF17上调PLCγ及腺苷酸环化酶AC1、AC3、AC8的表达，增加细胞内cAMP水平，降低梗死核心区Nogo-A、MAG和Omgp的mRNA表达，使用AC抑制剂SQ22536或cAMP合成抑制剂Hordenine均可阻断该效应；三是通过PI3K–Akt通路促进神经元存活，即FGF17恢复卒中后降低的Akt蛋白水平，保护神经元密度和树突棘结构，使用Akt抑制剂MK-2206可消除该神经保护作用。Sindbis病毒稀疏标记显示FGF17减少了神经元碎片化并提高了树突棘密度。

关键技术方法包括：利用Fgf17^CreERT2/+;Rosa-CAG-LSL-tdTomato报告小鼠和Fgf17^?/?小鼠进行基因操作；采用光血栓法建立MC和ACC局灶性缺血模型；通过鼻内途径给予重组FGF17蛋白；应用 grip strength test和fault foot test评估运动功能，fear conditioning test评估认知功能；运用免疫荧光（IF）、荧光原位杂交（FISH）、Western blotting、实时定量PCR（qPCR）进行分子检测；采用Sindbis病毒标记结合组织透明化技术进行神经元形态学分析；使用特异性抑制剂（SCH772984、CCG-100602、SQ22536、Hordenine、MK-2206）进行通路机制验证。

研究结果部分，"Fgf17与Fgfr3在小鼠脑内的分布"显示Fgf17主要表达于神经元，FGFR3广泛分布于多种细胞类型，提示FGF17可能通过FGFR3介导的信号在不同细胞群体中发挥多效性作用。"FGF17改善卒中后运动和认知功能缺损"表明，鼻内给予FGF17可剂量依赖性改善MC梗死后的运动功能（30 μg为最优剂量），减少梗死面积；在ACC梗死模型中改善线索记忆，在Fgf17^?/?小鼠中亦可 rescue 功能缺损，且DG区Fgf17阳性神经元消融导致的情境记忆缺损可被FGF17逆转。"FGF17通过MAPK–Erk–SRF轴调控少突胶质细胞"证实FGF17促进少突胶质细胞发生依赖于Erk–SRF通路，该通路对运动功能恢复不可或缺。"FGF17通过PLCγ–cAMP通路克服轴突抑制"揭示FGF17激活PLCγ–AC–cAMP轴提升cAMP水平，降低抑制性分子表达，从而促进轴突再生。"FGF17维持神经元存活并恢复结构完整性"证明FGF17通过PI3K–Akt通路保护神经元、维持髓鞘基本蛋白（MBP）密度和树突棘结构。

讨论部分，研究人员指出鼻内给药途径具有 bypass 血脑屏障、便于重复给药的临床转化优势，但尚需完善安全性评价和药代动力学分析。FGF17的治疗价值在于其促进神经修复的双重机制：一方面通过Erk–SRF通路促进少突胶质细胞发生以维持纤维完整性，另一方面通过PLCγ–AC–cAMP通路升高cAMP以减轻胶质瘢痕相关的抑制效应。同时，FGF17通过PI3K–Akt通路支持神经元存活。研究人员也承认FGF17对梗死体积的影响相对 modest，且缺血半暗带中Nogo-A、MAG和Omgp表达增加可能反映白质重塑而非单纯的瘢痕形成，但这需要进一步验证。此外，光血栓模型虽适用于机制研究，但不能完全模拟人类缺血性卒中的再灌注损伤和病因学异质性；且研究仅纳入雄性小鼠，未来需在雌性小鼠中验证及在更大动物模型中评估。

研究结论：该研究提供了鼻内给予FGF17可调节神经元内在再生能力和外在再髓鞘化环境的临床前证据，这种非侵入性治疗策略可能为改善缺血性卒中后的神经功能恢复提供有前景的方法。