USF1介导的PARP1转录作用会促进七氟醚引发的围手术期神经认知障碍中的焦亡现象

《Functional & Integrative Genomics》：USF1-mediated transcription of PARP1 contributes to sevoflurane-induced pyroptosis in perioperative neurocognitive disorders

　　

摘要

围手术期神经认知障碍是一类在全身麻醉和手术后常见的中枢神经系统并发症。七氟醚是临床中广泛使用的吸入麻醉剂，但其导致神经元损伤的机制至今尚未完全明确。本研究旨在探讨七氟醚引发神经元焦亡的机制，重点研究上游刺激因子1与多聚（ADP-核糖）聚合酶1在其中的作用。研究人员对GSE267933数据集进行了单细胞RNA测序分析。通过C57BL/6J小鼠建立了POCD动物模型，并通过开放场地试验和Y迷宫试验来评估认知功能。同时利用人类皮质神经元细胞系CP-H120和小鼠海马区神经元细胞HT22构建了细胞模型。蛋白质检测采用Western blot技术，细胞存活率则通过细胞计数试剂盒8进行测定。焦亡现象则通过酶联免疫吸附试验、乳酸脱氢酶释放试验、流式细胞术以及免疫荧光染色等方法进行评估。此外，还通过染色质免疫沉淀试验、DNA拉取试验和双荧光素酶报告基因试验分析了USF1与PARP1启动子之间的结合情况。对GSE267933数据集的单细胞测序分析显示，七氟醚暴露后海马区神经元中PARP1的表达显著升高（P＜0.05）。在七氟醚暴露导致的POCD小鼠中，敲低PARP1可改善认知功能障碍及焦亡现象（P＜0.05）。在人类神经元细胞中，PARP1表达下调能够抑制七氟醚引发的焦亡现象（P＜0.05）。USF1作为一种转录因子可促进PARP1的表达（P＜0.05）。沉默USF1可通过降低PARP1的表达来抑制人类神经元细胞中的七氟醚诱导性焦亡现象（P＜0.05）。这些研究结果表明，USF1介导的PARP1表达上调会促进七氟醚引发的神经元焦亡，由此推测USF1/PARP1轴可能在POCD中由七氟醚引发的神经元损伤过程中起关键调节作用。

图表摘要

七氟醚会上调USF1的表达，后者进而与PARP1基因启动子结合，增强该基因的转录，进而引发NLRP3炎性小体活化、caspase-1切割、GSDMD活化，最终导致炎症细胞因子的释放，从而促使术后认知功能障碍中的神经元发生焦亡。