摘要
尽管缺血性卒中血运重建治疗取得进展，针对脑缺血再灌注损伤（CIRI）的有效神经保护策略仍未满足临床需求，其核心原因之一是持续活化的小胶质细胞驱动神经炎症及伴随的氧化应激。Vespakinin-M（VK）是从胡蜂毒液中分离得到的天然神经保护肽，可穿透血脑屏障（BBB）。前期研究虽显示VK在卒中模型中改善功能结局，但其具体机制尚未明确。本研究显示，给予VK可减轻小鼠卒中模型的神经炎症与氧化损伤。该神经保护作用由小胶质细胞代谢重编程介导：能量代谢从有氧糖酵解向氧化磷酸化（OXPHOS）转变，功能表型从促炎M1向修复性M2极化。整合多组学与同位素示踪揭示，VK将精氨酸代谢重定向生成延胡索酸，直接连接氨基酸分解代谢与三羧酸（TCA）循环，从而恢复线粒体生物能量学与氧化还原平衡。机制层面，VK激活能量感受器AMPK并抑制合成代谢调节因子mTOR。AMPK敲低部分抵消VK的有益效应，确立AMPK/mTOR轴为该精氨酸中心代谢重构的上游调控者。值得注意的是，即使在精氨酸缺乏条件下，VK仍保留刺激从头精氨酸合成的能力，且与精氨酸补充具有协同增效作用。综上，本研究定义了一条免疫代谢轴——AMPK/mTOR-精氨酸-TCA循环耦联——决定卒中后小胶质细胞命运，并提出VK是一种可同时靶向神经炎症、线粒体功能障碍与代谢失衡的治疗候选分子。
论文解读
缺血性卒中是全球致死与致残的首要病因之一，即便实现血流再通，患者仍常遭受脑缺血再灌注损伤（CIRI）。除初始缺血打击外，大脑固有免疫细胞小胶质细胞的过度活化驱动持续神经炎症，导致进行性组织损伤与长期神经功能缺损。小胶质细胞具有双重角色：经典M1极化通过释放促炎细胞因子与活性氧（ROS）加剧神经元损伤，而替代M2极化则支持组织修复与炎症消退。当前血运重建疗法无法纠正这种适应性免疫反应，因此精准调控小胶质细胞表型的策略亟待开发。近年免疫代谢学进展表明，小胶质细胞功能与其代谢状态紧密偶联：促炎M1小胶质细胞发生向有氧糖酵解（类似Warburg效应）的代谢偏移，支持快速ATP生成与生物合成前体供应，却导致乳酸堆积、ROS过量产生与毒性微环境；抗炎M2小胶质细胞主要依赖氧化磷酸化（OXPHOS）与脂肪酸氧化，生成持续能量并支持修复功能。氨基酸代谢尤其是精氨酸代谢是该交叉点的关键调控者：精氨酸代谢分化为一氧化氮合酶（NOS）介导的一氧化氮（NO）生成与精氨酸酶-1（Arg1）介导的鸟氨酸与多胺生成两条通路，且可通过精氨酰琥珀酸裂解酶（ASL）催化反应生成延胡索酸，直接连接氨基酸分解代谢与线粒体OXPHOS。AMPK/mTOR信号轴整合能量状态与营养感知，调控这一免疫代谢格局。然而，目前仍存在三个关键空白：第一，罕有药物被证实可主动逆转驱动卒中后持续神经炎症与神经元损伤的病理性代谢重构；第二，精氨酸代谢在调控缺血后小胶质细胞极化中的作用及其恢复线粒体能量产生的治疗潜力尚未完全阐明；第三，AMPK/mTOR轴作为糖酵解-OXPHOS平衡的上游调控者，其在连接卒中后治疗干预与精氨酸代谢及下游TCA循环的功能尚未被直接证实。Vespakinin-M（VK）是从大胡蜂（Vespa magnificaSmith）毒液中分离的天然生物活性肽，前期研究已证实其可减少梗死体积、维持血脑屏障（BBB）完整性并改善功能结局，但具体机制未知。
本研究采用的主要关键技术方法如下：体内实验使用8-10周龄雄性C57BL/6小鼠构建大脑中动脉阻塞再灌注（MCAO/R）模型，设置假手术组、载体组与VK给药组；体外实验分离培养原代小胶质细胞，构建氧糖剥夺再灌注（OGD/R）模型模拟CIRI。关键技术手段包括：单细胞RNA测序（scRNA-seq）解析缺血半球细胞转录组景观；流式细胞术定量小胶质细胞M1/M2极化比例；Seahorse XF细胞能量代谢分析实时检测氧消耗速率（OCR）与细胞外酸化速率（ECAR）；13C稳定同位素示踪动态评估糖酵解与TCA循环通量；非靶向代谢组学与定量蛋白质组学整合分析代谢物与蛋白表达谱；慢病毒介导的基因敲低验证信号通路机制；透射电镜观察线粒体超微结构；酶联免疫吸附试验（ELISA）与免疫印迹检测炎症因子与通路蛋白表达。
研究结果部分：
3.1 VK减轻卒中后神经炎症并重塑大脑细胞图谱。VK显著降低缺血半球促炎细胞因子IL-6、TNF-α与IL-1β水平，scRNA-seq显示VK减少小胶质细胞比例、增加神经元比例，并驱动小胶质细胞转录重编程，上调鞘脂代谢、细胞连接组装等保护性通路基因。
3.2 VK调控IBA1+小胶质细胞聚集并抑制炎症反应。免疫组化显示VK在炎症高峰期（第3、7、11天）减少IBA1+小胶质细胞密度，体外实验证实VK抑制OGD/R诱导的小胶质细胞促炎基因表达，并通过小胶质细胞-神经元共培养体系减轻神经元旁分泌炎症损伤。
3.3 VK促进卒中后小胶质细胞向M2表型极化。流式细胞术与免疫荧光显示，VK在第7天显著增加Arg1+M2样小胶质细胞比例，抑制iNOS+M1样小胶质细胞，并调节CD4+T细胞亚群平衡，减少Th1型细胞、增加Th2型细胞。
3.4 VK重编程小胶质细胞代谢从有氧糖酵解转向OXPHOS。Seahorse分析显示VK剂量依赖性恢复线粒体呼吸功能，增加备用呼吸能力与ATP生成偶联度；透射电镜证实VK减轻线粒体肿胀、嵴断裂等超微结构损伤；同时VK抑制糖酵解通量，降低乳酸生成与相关基因表达，恢复TCA循环基因表达。
3.5 VK恢复OGD/R后小胶质细胞葡萄糖-线粒体碳通量耦联。13C-葡萄糖示踪显示OGD/R导致糖酵解加速、TCA循环中间体标记减弱，VK逆转这一异常，恢复葡萄糖进入TCA循环的通量；VK同时改善线粒体膜电位，减少线粒体超氧化物产生，缓解氧化应激。
3.6 VK重建精氨酸-TCA循环轴驱动代谢重编程。代谢组学显示VK特异性激活“精氨酸与脯氨酸代谢”通路，增加精氨酸、黄嘌呤、胞磷胆碱等神经保护代谢物水平；VK抑制MCAO/R诱导的PFKFB3与PKM2过度表达，阻断糖酵解过度激活，并调节精氨酸代谢分支，减少NO异常生成。
3.7 VK通过刺激小胶质细胞精氨酸代谢维持OXPHOS。VK剂量依赖性恢复OGD/R耗竭的细胞内精氨酸水平，上调Arg1、ASL与ASS1表达；即使在精氨酸缺乏条件下，VK仍能刺激从头精氨酸合成，恢复NAD+/NADH比值与ATP水平，且与外源性精氨酸补充具有协同效应。
3.8 VK通过AMPK/mTOR信号轴协调小胶质细胞代谢与炎症。蛋白质组学整合分析显示VK调控精氨酸代谢、谷胱甘肽代谢与神经递质代谢三大模块，并与炎症、氧化应激通路形成互作网络；VK打破CIRI诱导的mTOR过度激活与AMPK抑制的异常状态，恢复代谢稳态。
3.9 VK对糖酵解代谢与炎症稳态的恢复依赖于AMPK/mTOR通路。Western blot显示VK双向调节AMPK/mTOR激活时序：早期缓解AMPK过度激活，后期维持AMPK活性并持续抑制mTOR；siRNA敲低AMPK完全阻断VK对Arg1表达、精氨酸水平、OXPHOS基因及抗炎效应的促进作用，生物层干涉技术证实VK与AMPK直接结合。
讨论部分总结指出，本研究首次定义AMPK/mTOR-精氨酸-TCA循环耦联轴作为卒中后小胶质细胞命运决定的核心免疫代谢枢纽。VK通过激活AMPK并抑制mTOR，重构精氨酸代谢流向，经ASL催化生成延胡索酸直接补充TCA循环，从而恢复线粒体生物能量学与氧化还原平衡，推动小胶质细胞从促炎M1向修复性M2转化。该机制超越传统单一靶点，实现代谢-免疫双重调控，为缺血性卒中治疗提供了“代谢免疫治疗”新范式。研究同时指出物种间精氨酸酶表达差异、缺乏13C-精氨酸直接示踪、上游受体未鉴定等局限性，为后续临床转化指明方向。
结论部分翻译：综上，本研究鉴定胡蜂毒液来源的肽VK为一种新型免疫代谢重编程分子，在CIRI后发挥神经保护作用。核心机制在于阐明AMPK/mTOR-精氨酸-TCA循环耦联轴：VK激活AMPK并抑制mTOR以增强精氨酸代谢，后者通过延胡索酸生成与TCA循环功能耦联。该代谢重构补充线粒体生物能量学并恢复氧化还原平衡，从而将小胶质细胞从糖酵解依赖的促炎M1表型转变为OXPHOS支持的促修复M2表型。通过直接将精氨酸中心代谢重编程与神经炎症抑制相偶联，VK同时靶向卒中后损伤的双重病理支柱。这些发现不仅阐明了卒中生物学的基本机制，还将VK提名为一种体现多靶点“代谢免疫治疗”策略的有前景的治疗候选分子。本研究为开发调控免疫代谢串扰的天然产物来源药物提供了机制蓝图，未来应聚焦于在人类相关模型中验证该轴，并优化VK的中枢神经系统靶向递送以推进临床转化。
