《Behavioural Brain Research》：YBX3 Promotes Ischemia-Reperfusion Injury by Enhancing Microglial Glycolysis via PKM2 Stabilization and mTOR-HIF-1α Pathway Activation
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摘要卒中仍然是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因之一，神经炎症和代谢功能障碍在其发病机制中发挥核心作用。本研究探讨了Y-box结合蛋白3（YBX3）在缺血性卒中中的功能，特别关注其对糖酵解和神经炎症反应的调控。我们采用C57BL/6小鼠大脑中动脉阻塞（MCAO）模型和BV
摘要
卒中仍然是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因之一，神经炎症和代谢功能障碍在其发病机制中发挥核心作用。本研究探讨了Y-box结合蛋白3（YBX3）在缺血性卒中中的功能，特别关注其对糖酵解和神经炎症反应的调控。我们采用C57BL/6小鼠大脑中动脉阻塞（MCAO）模型和BV2小胶质细胞氧糖剥夺/复氧（OGD/R）模型，观察到缺血再灌注后YBX3表达显著上调。YBX3过表达加重了脑梗死体积，恶化了运动和神经功能结局，并在体内外均增加了促炎细胞因子（TNF-α、IL-6和IL-1β）的释放。机制上，YBX3通过稳定丙酮酸激酶M2（PKM2）mRNA并促进其表达来增强BV2细胞的糖酵解，同时通过mTOR-HIF-1α信号通路激活糖酵解。雷帕霉素药理学抑制mTOR可逆转YBX3诱导的糖酵解激活、神经炎症和神经元损伤。总之，这些结果表明YBX3是通过糖酵解依赖机制调控缺血性脑损伤的关键调节因子，并凸显了其作为卒中治疗靶点的潜力。
引言
卒中包括缺血性和出血性两种亚型，仍然是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因，由于人口老龄化和生活方式相关危险因素，其发病率正在增加[1]。缺血性卒中约占所有病例的85%，由动脉阻塞引起，触发兴奋性毒性和氧化应激等病理级联反应。出血性卒中虽然发生率较低，但由于占位效应和严重神经炎症，其死亡率更高[2]。尽管治疗取得了进展，但目前仅溶栓和取栓治疗能为有限的缺血性卒中患者群体提供临床获益，而有效的出血性卒中治疗手段仍然缺乏。此外，持续的神经炎症、血脑屏障破坏和神经再生受损显著阻碍了恢复[3]、[4]、[5]。因此，深入理解其潜在机制对于开发新型治疗策略和满足这一关键未被满足的医疗需求至关重要[6]。
作为脑组织的主要能量来源，葡萄糖代谢在卒中的病理生理过程中发挥关键作用[7]。卒中发生后，脑灌注受损破坏了葡萄糖代谢的内稳态平衡，代谢通路的异常重塑严重影响神经元存活和功能恢复[8]、[9]。在缺血性卒中急性期，血流中断阻断了葡萄糖的有氧代谢，导致三羧酸循环活性急剧下降，进而减少了对神经元的能量供应[10]、[11]。在这些条件下，无氧糖酵解被过度激活，提供了暂时但有限的能量来源[12]。然而，中间代谢物的积累破坏了细胞内环境稳定，触发应激反应信号，并加速神经元凋亡[13]、[14]。同时，关键糖酵解酶（如己糖激酶和磷酸果糖激酶）的失调活性进一步加剧了代谢失衡，并损害了梗死灶周围组织的代偿能力[15]、[16]。
近年来，随着神经分子生物学研究的进展，Y-box蛋白家族在神经系统中的作用日益受到关注。YBX1能够通过PINK1/Parkin信号通路激活线粒体自噬，从而对缺血再灌注诱导的神经元凋亡产生抑制作用[17]。同时，YBX1可以抑制超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的酶活性，从而对缺血再灌注后氧化应激诱导的神经元损伤产生保护作用[18]。YBX3是Y-box蛋白家族的关键成员，是一种广泛表达的DNA/RNA结合蛋白。它通过调控转录、稳定mRNA和启动翻译，在细胞增殖、应激反应和分化中发挥重要作用[19]、[20]、[21]。最近，研究发现YBX3参与机械性痛觉过敏和焦虑样行为的调控[22]。然而，YBX3在卒中中的生物学作用仍不清楚。
在本研究中，我们观察到脑梗死发生后YBX3显著上调。YBX3过表达增强了小胶质细胞的糖酵解和神经炎症反应，从而加重了缺血性脑损伤。机制上，YBX3结合PKM2 mRNA，阻止其降解，同时激活mTOR-HIF-1α信号通路。这一双重机制促进了小胶质细胞中葡萄糖代谢的重编程，最终导致神经元死亡。总之，我们的研究结果确定YBX3是缺血性损伤的关键调节因子，并强调了其作为脑梗死治疗靶点的潜力。
章节片段
细胞培养
BV2小鼠小胶质细胞和HT22小鼠海马神经元细胞购自中国科学院细胞库（中国上海）。BV2细胞在含10%胎牛血清（FBS；Yeasen，40130ES76）和1%青霉素-链霉素（Yeasen，60162ES）的DMEM培养基（Yeasen，41401ES76）中培养，置于37 °C、含5% CO2的湿润培养箱中。HT22细胞在含10% FBS的DMEM/F12培养基（Yeasen，41420ES76）中以相同条件培养
脑缺血再灌注后YBX3水平显著升高
为探讨YBX3在卒中中的作用，我们在C57小鼠中建立了MCAO模型。通过实时PCR和Western blot检测缺血再灌注后24、48和72 h脑组织中YBX3 mRNA和蛋白的表达。与假手术组相比，缺血脑组织中YBX3表达随时间逐渐增加（图1A、B）。此外，还建立了BV2细胞的体外OGD模型，随后复氧模拟再灌注。实时PCR和Western blot
讨论
卒中仍然是全球性的重大健康挑战，有效治疗手段有限，尤其是出血性亚型，且其潜在病理机制尚未完全阐明[25]。在本研究中，我们聚焦于一种DNA/RNA结合蛋白YBX3，并探讨其在缺血性卒中中的作用。我们发现YBX3在脑缺血再灌注过程中上调，并通过调控糖酵解和神经炎症参与卒中发病机制。
Y-box蛋白家族已被确认为
结论
总之，本研究首次发现YBX3通过驱动小胶质细胞的葡萄糖代谢重编程促进脑缺血相关神经损伤。机制上，YBX3稳定PKM2 mRNA并激活mTOR-HIF-1α信号通路。虽然我们的研究结果表明YBX3是一个有前景的治疗靶点，但针对其临床应用的相关挑战仍需进一步研究。
伦理声明
本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经徐州医科大学实验动物伦理委员会批准。
CRediT作者贡献声明
冯昭伟：数据整理。徐娟：撰写—审阅与编辑。袁勇：撰写—审阅与编辑。倪华：验证。曹勋：撰写—原稿撰写。秦沛沛：方法论。
致谢
本研究得到徐州市卫生健康委青年项目（编号：XWKYHT20230029）和江苏省高校重点实验室项目（编号：XZSYSKF2023027）的资助。
作者贡献
冯昭伟、秦沛沛和倪华进行了实验并分析了数据。曹勋和徐娟参与了实验设计和论文讨论。袁勇参与了论文的撰写。\
伦理声明
所有动物实验均经徐州医科大学实验室动物伦理委员会批准
冯昭伟|秦沛沛|倪华|曹勋|徐娟|袁勇
