治疗性靶向小胶质细胞己糖激酶-2 减轻创伤性脑损伤后的炎症小体激活并改善功能恢复

《Journal of Neuroinflammation》：Therapeutic targeting of microglial hexokinase-2 attenuates inflammasome activation and improves functional recovery after traumatic brain injury

　　

摘要

创伤性脑损伤（TBI）启动二级炎症级联反应，其中持续的微胶质细胞激活导致神经功能障碍。由于炎症性微胶质细胞状态伴随生物能量代谢重塑，调控代谢调节因子可能为在保留基本免疫功能的同时限制创伤后炎症提供策略。己糖激酶-2（HK2）是一种糖酵解酶，在线粒体和炎症信号传导中发挥额外作用，它在神经退行性疾病中调控微胶质细胞激活；然而，其在TBI中的作用尚不清楚。我们在严重的受控皮质撞击（CCI）小鼠模型中研究了HK2，该模型以广泛的同侧皮质损伤及深层海马受累为特征。在伤后第3、7和15天评估HK2表达。通过药物方式用隆那达米（LND；50 mg/kg，腹腔注射）靶向HK2功能，于CCI后24小时开始每日一次给药，持续7天；并通过小胶质细胞特异性HK2单倍体不足小鼠进行基因操作，在小胶质细胞中产生部分HK2减少。CCI后第3天皮质HK2 mRNA升高，并持续至第15天，此时在IBA1阳性细胞中检测到增强的HK2免疫反应性。体外实验中，LND抑制了急性LPS诱导的糖酵解和氧化活性升高，减少了总ATP产生，并抑制了NF-κB报告基因活性。LND还减缓了类小胶质细胞BV2细胞的增殖，而未损害对标记死亡细胞物质的摄取。体内实验中，LND改善了转棒仪表现，而未改变一般运动活动或空间工作记忆表现，并降低了炎症小体相关基因表达和ASC积累，其中海马和齿状下区效应尤为显著。小胶质细胞HK2的部分基因减少同样改善了CCI后的运动表现，支持HK2对创伤后功能障碍的贡献。综上，这些发现将HK2鉴定为严重TBI后小胶质细胞生物能量和炎症反应的调节因子。部分HK2拮抗作用可限制持续创伤后炎症，并与改善的功能结果相关，支持进一步探索HK2调控作为二级脑损伤治疗策略的可行性。

创伤性脑损伤（TBI）启动二级炎症级联反应，其中持续的微胶质细胞激活导致神经功能障碍。由于炎症性微胶质细胞状态伴随生物能量代谢重塑，调控代谢调节因子可能为在保留基本免疫功能的同时限制创伤后炎症提供策略。己糖激酶-2（HK2）是一种糖酵解酶，在线粒体和炎症信号传导中发挥额外作用，它在神经退行性疾病中调控微胶质细胞激活；然而，其在TBI中的作用尚不清楚。我们在严重的受控皮质撞击（CCI）小鼠模型中研究了HK2，该模型以广泛的同侧皮质损伤及深层海马受累为特征。在伤后第3、7和15天评估HK2表达。通过药物方式用隆那达米（LND；50 mg/kg，腹腔注射）靶向HK2功能，于CCI后24小时开始每日一次给药，持续7天；并通过小胶质细胞特异性HK2单倍体不足小鼠进行基因操作，在小胶质细胞中产生部分HK2减少。CCI后第3天皮质HK2 mRNA升高，并持续至第15天，此时在IBA1阳性细胞中检测到增强的HK2免疫反应性。体外实验中，LND抑制了急性LPS诱导的糖酵解和氧化活性升高，减少了总ATP产生，并抑制了NF-κB报告基因活性。LND还减缓了类小胶质细胞BV2细胞的增殖，而未损害对标记死亡细胞物质的摄取。体内实验中，LND改善了转棒仪表现，而未改变一般运动活动或空间工作记忆表现，并降低了炎症小体相关基因表达和ASC积累，其中海马和齿状下区效应尤为显著。小胶质细胞HK2的部分基因减少同样改善了CCI后的运动表现，支持HK2对创伤后功能障碍的贡献。综上，这些发现将HK2鉴定为严重TBI后小胶质细胞生物能量和炎症反应的调节因子。部分HK2拮抗作用可限制持续创伤后炎症，并与改善的功能结果相关，支持进一步探索HK2调控作为二级脑 injury治疗策略的可行性。