综述:作为内源性神经保护的间细胞线粒体转移:缺血性卒中的机制与治疗意义

时间:2026年5月29日
来源:Translational Stroke Research

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缺血性卒中(Ischemic Stroke)仍然是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因之一。目前的再灌注疗法受限于狭窄的治疗时间窗以及继发性再灌注损伤的风险,这凸显了对新型、可转化的神经保护靶点的迫切需求。线粒体功能障碍是缺血性级联反应的核心枢纽,导致能量衰竭、

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缺血性卒中(Ischemic Stroke)仍然是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因之一。目前的再灌注疗法受限于狭窄的治疗时间窗以及继发性再灌注损伤的风险,这凸显了对新型、可转化的神经保护靶点的迫切需求。线粒体功能障碍是缺血性级联反应的核心枢纽,导致能量衰竭、氧化应激、钙离子失调(calcium dysregulation)和多种形式的程序性细胞死亡。近年来,间细胞线粒体转移(Intercellular Mitochondrial Transfer, IMT)已成为神经血管单元(Neurovascular Unit, NVU)内一种关键的代谢通讯形式。在缺血-再灌注(ischemia-reperfusion)的背景下,供体细胞可以将功能性的线粒体转移至受损细胞,从而促进代谢挽救(metabolic rescue)并重塑局部微环境。大量体内和体外研究表明,星形胶质细胞(astrocytes)、间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)和周细胞(pericytes)能够通过隧道纳米管(tunneling nanotubes, TNTs)、细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)和间隙连接(gap junctions)等机制将线粒体递送至神经元或脑微血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cells, BMECs)。这种转移有助于维持血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)的完整性并促进神经功能恢复。该过程受到炎症信号、代谢重编程和表观遗传调控(epigenetic modulation)的精细调节,这些因素共同影响着转移的方向性和功能结局。因此,药物疗法、非药物干预以及直接线粒体移植在实验模型和早期临床研究中均显示出显著的神经保护潜力。然而,与转移选择性、效果持久性、递送效率和免疫安全性相关的挑战仍然阻碍着临床转化。未来的研究必须优先阐明其潜在机制、标准化方案,并制定精准的分层策略,以将基于线粒体转移的干预措施从概念验证推进到可控且可评估的卒中治疗选择。
**引言**

缺血性卒中(Ischemic stroke)仍然是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因。包括静脉溶栓和机械取栓在内的再灌注疗法已显著改善了部分患者的预后。然而,其临床应用受限于狭窄的治疗时间窗和严格的患者选择标准。此外,与再灌注相关的继发性损伤和长期功能缺陷仍然常见。神经保护疗法传统上被视为再灌注策略的辅助手段;然而,大多数候选干预措施的临床转化面临重大限制。这突显了关注卒中损伤级联反应中的关键枢纽,并研究具有更大转化潜力的内源性保护机制的必要性。线粒体功能障碍是急性缺血性卒中(Acute Ischemic Stroke, AIS)后神经元损伤的关键病理方面。最近,间细胞线粒体转移(Intercellular Mitochondrial Transfer, IMT)已成为恢复线粒体功能的重要策略。在应激条件下,供体细胞可以通过隧道纳米管(TNTs)、细胞外囊泡(EVs)或间隙连接(Gap Junctions, GJs)等机制将功能性的线粒体转移至受损细胞。该过程恢复了受体细胞的氧化代谢,减轻了活性氧(reactive oxygen species, ROS)的积累和Ca²⁺失衡,并有助于重塑神经血管单元(NVU)微环境。对缺血性卒中的体内和体外研究已经证明了线粒体从星形胶质细胞向神经元的转移,以及从间充质干细胞(MSCs)向内皮细胞或免疫细胞的转移,表明了IMT对抗缺血性脑损伤的神经保护潜力。

本综述系统总结了与缺血性卒中相关的线粒体转移研究的最新进展。首先概述了线粒体功能障碍和缺血性卒中引发的线粒体介导的细胞死亡途径,重点关注IMT途径的机制及其在缺血性NVU中的作用。此外,探讨了包括药物和非药物干预以及线粒体移植在内的潜在策略,旨在为利用内源性神经保护机制的转化研究提供理论基础。

**间细胞线粒体转移的定义**

IMT越来越被认为是NVU内代谢通讯的关键机制。传统上,线粒体被认为严格局限于单个细胞内,仅在细胞分裂时进行“垂直”传递。Spees等人首次证明MSCs可以将功能性的线粒体转移至表现出线粒体缺陷的细胞,从而促进其有氧呼吸的恢复。随后的研究进一步证明这种现象发生在包括中枢神经系统在内的多个器官中。它可以通过隧道纳米管(TNTs)、细胞外囊泡(EVs)、间隙连接相关机制,或在某些情况下通过细胞融合来促进,突显了一种广泛且创新的细胞间通讯形式。

在缺血性卒中的背景下,IMT日益被视为神经血管单元(NVU)内的一种内源性保护机制。供体细胞,如间充质干细胞(MSCs)、星形胶质细胞和周细胞,可以为代谢受损的神经元和脑微血管内皮细胞提供功能性的线粒体。这种转移有助于部分恢复氧化磷酸化(oxidative phosphorylation, OXPHOS)。然而,需要指出的是,线粒体转移的生物学结果具有情境依赖性,并非普遍有益。当捐赠的细胞器健康且具有生物能量能力时,它们作为代谢救援系统,在缺血和再灌注期间减轻细胞凋亡和组织损伤。相反,在以炎症或严重功能受损为特征的情况下,转移功能障碍的线粒体物质可能会加剧损伤。研究表明,活化的M1小胶质细胞在缺血事件后会释放受损的线粒体碎片。当神经元摄取这些碎片时,会导致其线粒体功能破坏,活性氧(ROS)积累增加,最终加剧神经元死亡。此外,在创伤性脑损伤模型中,来自受损脑组织的细胞外线粒体已被证明可驱动促炎性小胶质细胞活化并放大神经炎症反应。因此,阐明调控供体-受体线粒体交换的时空决定因素、供体细胞的状态和质量控制机制,对于选择性增强有益的线粒体救援同时最小化不适应性线粒体传播的不利影响至关重要。

**缺血性脑中的间细胞线粒体转移**

在缺血性脑中,线粒体既是损伤的首要靶点,也是内源性修复的关键枢纽。缺血微环境中的线粒体运输表现出双向特征:受损的神经元释放线粒体组分作为“帮助我”信号,寻求来自胶质细胞的代谢支持;而星形胶质细胞则主动将功能性的线粒体运输至神经元以解决能量缺陷。此外,外源性干细胞通过将线粒体转移至受损的内皮和神经元,为NVU修复引入了进一步的治疗维度。本节探讨了调控这些多细胞线粒体相互作用的机制及其在卒中进展中的功能意义。

**神经元释放损伤线粒体与胶质细胞摄取**

神经元对缺血高度敏感。Gao等人的研究表明,在正常情况下,神经元很少释放线粒体。然而,在受到酸中毒、过氧化氢、谷氨酸或NMDA刺激时,损伤线粒体的释放显著增加,这些线粒体的特征是线粒体膜电位(Mitochondrial Membrane Potential, ΔΨm)降低。在短暂性大脑中动脉闭塞(transient Middle Cerebral Artery Occlusion, tMCAO)小鼠模型中再灌注24小时后,脑脊液(Cerebrospinal Fluid, CSF)中的线粒体数量显著增加。这些线粒体主要表现出ΔΨm降低的损伤表型。这一发现表明缺血性卒中促进了受损线粒体释放到细胞外空间,可能是神经元挤出的结果。这些挤出的线粒体不应被视为单纯的惰性废物。荧光追踪表明,神经元来源的线粒体可以被邻近的星形胶质细胞吞噬。这种摄取与Miro1和线粒体转录因子A(Mitochondrial Transcription Factor A, TFAM)的上调有关,从而增强了线粒体生物发生(mitochondrial biogenesis)。因此,缺血性脑中神经元的线粒体挤出作为一种“帮助我”信号,旨在触发胶质细胞的代谢支持,并协助恢复局部稳态。

临床上,脑脊液中细胞外线粒体的数量和功能状态被认为是评估脑损伤和恢复的潜在生物标志物。在蛛网膜下腔出血患者中,细胞外线粒体ΔΨm的升高与神经功能恢复改善相关,表明细胞外线粒体可能作为NVU线粒体动力学的指标并具有预后价值。尽管现有数据主要来自出血性卒中,但与实验性缺血性卒中的观察结果一致。这种一致性支持了这些因素既作为损伤指标又作为内源性调节因子的双重作用。

**星形胶质细胞向神经元的线粒体转移**

与神经元相比,星形胶质细胞对缺血和缺氧表现出更强的抵抗力,在损伤早期阶段保持线粒体功能完整。Hayakawa等人证明,卒中后,星形胶质细胞可以将功能性的线粒体转移至受损的神经元。星形胶质细胞CD38/cADPR信号通路的激活增加了保留ΔΨm和呼吸活性的细胞外线粒体的释放。含有这些线粒体的条件培养基恢复了经历OGD/R的神经元的ATP水平和存活率,而去除线粒体则消除了这种保护作用,表明线粒体而非可溶性代谢物(如ATP)是关键效应因子。

能量代谢调节在其中起关键作用。Zhou等人发现,星形胶质细胞的低密度脂蛋白受体相关蛋白1(low-density lipoprotein receptor-related protein 1, LRP1)抑制葡萄糖摄取和糖酵解,从而限制乳酸的产生和ARF1的乳酸化(lactylation)。特异性敲除星形胶质细胞LRP1会导致乳酸水平升高和ARF1乳酸化增强。这种变化随后抑制了向神经元的线粒体转移并加剧了I/R损伤。值得注意的是,这一现象与卒中患者脑脊液中乳酸水平升高和星形胶质细胞线粒体含量降低有关。这些结果表明,乳酸/ARF1乳酸化轴是连接代谢状态与转移效率的关键节点。

Su等人报道,大黄酚(chrysophanol)是一种蒽醌类化合物,在OGD/R共培养系统和大鼠MCAO模型中增强了星形胶质细胞向神经元的线粒体转移。大黄酚治疗改善了神经元线粒体功能,减少了梗死体积,并促进了神经功能恢复。重要的是,物理阻断线粒体转移显著减弱了这些神经保护作用,进一步证明转移本身是神经保护的关键组成部分。星形胶质细胞是缺血性脑中功能性线粒体的重要供体。该转移过程由CD38相关的Ca²⁺信号和代谢通路共同调节,直接参与了线粒体介导的神经保护反应。

**干细胞介导的线粒体转移在缺血神经血管单元中的作用**

除了驻留的胶质细胞外,迁移到缺血脑组织的外源性干细胞也参与了线粒体转移,其中间充质干细胞(MSCs)的研究最为广泛。体外研究表明,MSCs可以与缺血性内皮细胞形成隧道纳米管(TNT)样连接,促进线粒体转移,从而恢复受体细胞的呼吸功能并增强细胞存活。在大鼠tMCAO模型中,受损的脑微血管内皮细胞内化了来自移植MSCs的线粒体。这种摄取与线粒体功能改善、血管生成增加、梗死体积减小以及神经功能恢复改善相关。这些结果表明,MSCs通过向NVU转移线粒体提供治疗益处。

MSCs在氧化应激模型中具有向受损神经元转移线粒体的能力。在暴露于过氧化氢(H2O2)或缺氧应激后,MSCs促进了线粒体向神经元胞体和神经突的定向递送,从而增强了ATP的产生,降低了ROS水平,并抑制了细胞凋亡。线粒体转运蛋白Miro1在这一过程中至关重要;其过表达促进了线粒体转移和神经保护,而其抑制则降低了这些效果。总之,这些证据支持了一种机制模型,即MSCs作为“线粒体供体”,为能量受损的细胞提供代谢支持。

总之,缺血性脑中的IMT涉及一个复杂的双向交换网络,包括神经元、星形胶质细胞、内皮细胞和外源性干细胞。该系统有效地清除受损的线粒体,同时为能量受损的细胞提供功能性的细胞器,创造了一种强大的内源性神经保护机制。然而,不受控制的受损线粒体释放也可能加剧炎症和组织损伤。因此,理解并精确调节这种平衡对于将线粒体转移推进为卒中临床治疗策略至关重要。

**间细胞线粒体转移的途径**

IMT不是单一途径,而是一个复杂的运输网络,包括膜接触结构、囊泡运输和信号调节。在I/R诱导的能量衰竭和ROS积累背景下,TNTs促进了细胞质连续性,允许附着于Miro-TRAK-驱动蛋白复合物的线粒体进行定向移动。EVs和线粒体衍生囊泡(Mitochondrial-derived Vesicles, MDVs)封装线粒体组分——甚至是完整的线粒体——进行长距离运输。此外,间隙连接(GJ)相关的Connexin 43(Cx43)及其截短亚型GJA1-20k充当核心枢纽,重塑接触位点,并与TNT和EV途径协同。以下小节将详细介绍这三种途径的结构特征、关键分子介质和潜在的双向效应。中枢神经系统(CNS)中由TNTs、EVs和GJ相关机制介导的线粒体转移关键途径的简要比较见表1。

**隧道纳米管**

TNTs是连接细胞的膜通道,主要由F-肌动蛋白(F-actin)组成。它们在数十微米的距离上建立细胞质连续性,促进线粒体等细胞器向相邻细胞的运输。TNTs的存在已在神经元、胶质细胞和与血脑屏障(BBB)相关的细胞中得到证实。在I/R和氧化应激期间,其形成显著增加,成为大脑中线粒体交换的关键结构基础。关于调节机制,ROS诱导的p53激活通过EGFR/PI3K/Akt/mTOR轴增加TNFAIP2/M-Sec的表达。这个过程驱动F-肌动蛋白的聚合和重排,导致膜突起的形成。p53/caspase-3/S100A4通路同时在健康和受损细胞之间创造浓度梯度,引导TNTs的生长。线粒体沿着这些TNTs的运输由外膜Miro1/2-TRAK-驱动蛋白复合物促进。此外,在供体星形胶质细胞或MSCs中过表达Miro1可增加线粒体转移,在实验性脑缺血或氧化损伤模型中增强受体神经元或内皮细胞的呼吸功能并改善存活率。相反,抑制Miro1或M-Sec会消除这种保护作用。

在BBB模型中,星形胶质细胞与周细胞和内皮细胞建立TNTs,通过这些结构促进功能性线粒体的转移。研究表明,在氧糖剥夺后复氧期间,周细胞通过TNTs向星形胶质细胞转移线粒体对于减少细胞凋亡和维持血脑屏障的完整性至关重要。此外,在涉及人神经干细胞或星形胶质细胞的异型共培养系统中,已记录到通过TNTs向受损神经元转移线粒体。褪黑素治疗增强了TNTs的形成并促进了线粒体转移,从而改善了神经功能恢复。然而,TNTs也介导错误折叠蛋白如α-突触核蛋白的运输,可能驱动帕金森病中病理聚集体的跨细胞传播。因此,TNT介导的线粒体转移具有双重性,既包括神经保护,也包括病理传播的可能性。

**细胞外囊泡**

EVs是脂质双层包裹的颗粒,释放到细胞外环境中,大小从几十纳米到几微米不等。这些颗粒由各种中枢神经系统(CNS)和外周细胞在生理和病理条件下产生。根据其生物发生机制,EVs通常分为:外泌体(exosomes,通常约30-150 nm),通过多泡体/内体与质膜融合释放;微囊泡(ectosomes/microvesicles,通常约100-1000 nm),由质膜直接向外出芽和脱落形成;以及凋亡小体(apoptotic bodies,通常约1-5 μm),在凋亡细胞解体过程中产生。

在氧糖剥夺(OGD)和大脑中动脉闭塞(MCAO)模型中,已证明星形胶质细胞释放含有线粒体的EVs,直径约为0.3至1.1 μm。这些EVs的产生依赖于CD38/cADPR介导的Ca²⁺信号传导。当被受损神经元摄取时,这些EVs增强了线粒体膜电位和呼吸功能,增加了ATP水平并减少了ROS,促进了细胞存活并有助于缺血半暗带的功能恢复。然而,由于亲脂性染料如MitoTracker可能经历非特异性细胞间扩散,导致假阳性,因此必须通过遗传标记、单囊泡分析、电子显微镜和生物能量学测定的组合来确认真实的“货物组成”。

**间隙连接**

间隙连接(GJs)是由连接蛋白(connexins, Cxs)形成的细胞间通道,是NVU内直接通讯的关键位点。星形胶质细胞、内皮细胞和周细胞主要表达Cx43,而神经元则富含如Cx36等亚型。在I/R等应激条件下,Cx43的表达水平和磷酸化状态会发生显著重塑。这个过程与损伤级联反应的放大以及双重神经保护结果密切相关。

最近的研究表明,虽然Cx43不是线粒体的直接物理管道,但它在调节IMT中起着至关重要的作用。诱导多能干细胞(iPSC)来源的MSCs以Cx43依赖的方式通过TNTs将线粒体转移至受损的气道上皮细胞,从而减轻炎症;抑制Cx43或GJ功能可显著抑制TNTs的形成和线粒体转移效率。在CNS中,Cx43/GJA1-20k轴是线粒体转移网络的核心。创伤性脑损伤模型证明,星形胶质细胞向受损神经元的线粒体转移依赖于Cx43阳性的TNTs。虽然过表达GJA1-20k不改变总Cx43水平,但它导致Cx43磷酸化减少,功能性的Cx43聚集和膜定位增加。这个过程显著增强了星形胶质细胞和神经元之间的线粒体转移,最终改善了神经恢复。此外,GJA1-20k位于线粒体外膜,与微管/微丝相互作用。这种相互作用诱导了一种保护性的、不依赖Drp1的线粒体分裂形式,有助于在类似缺血的代谢应激期间维持ATP产生并减少ROS产生。

目前的证据表明,完整的线粒体不太可能直接通过经典的GJ孔道。一个合理的机制解释是,Cx43及其截短亚型创建了特定的“接触位点”,并建立了NVU内跨细胞线粒体转移所需的信号微环境。它们通过调节GJs/半通道(hemichannels)的开放、影响TNT的成核和稳定性以及促进EV膜对接来实现这一目标。这种机制是脑损伤(如缺血性卒中)背景下内源性神经保护的关键协同调节因子。

**间细胞线粒体转移的调节**

在AIS之后,IMT不是一个随机事件,而是受到损伤微环境的严格调控。转移的概率、方向和功能结果受到一个复杂网络的影响,该网络整合了跨膜信号传导、生物能量重编程和表观遗传调控。本节探讨了内源性调节因子如何从三个方面连接炎症反应、能量危机和细胞适应性重塑:损伤微环境的旁分泌网络、细胞代谢重编程的动力学以及表征遗传机制(图1)。该分析为线粒体补偿的靶向增强提供了理论基础。主要的调节水平、代表性信号因子、作用机制和对IMT的功能影响总结于表2。

**损伤微环境中的炎症、趋化和修复性旁分泌信号驱动IMT**

炎症介质、趋化因子和修复性旁分泌因子构成了调节IMT的关键信号网络。这些要素将局部炎症环境与供体和受体细胞的代谢适应和结构重塑联系起来,允许受损组织在应激下“主动招募”功能性线粒体。肿瘤坏死因子-α(TNF-α)是一种公认的炎症启动因子和促炎介质。在TNF-α或脂多糖(LPS)诱导的卒中样炎症或创伤性脑损伤模型中,高压氧治疗(HBOT)通过促进线粒体从星形胶质细胞向神经元的转移来减少氧化损伤和细胞死亡。这一观察表明,炎症信号轴可能成为通过调节IMT过程来增强缺血性神经保护的潜在治疗靶点。

趋化因子在招募和定位潜在的线粒体供体细胞中起着至关重要的作用。缺血发生后,脑CXCL12在血管内皮细胞和周围的胶质细胞中迅速上调。这种增加通过CXCR4/CXCR7受体驱动神经干细胞和骨髓来源的MSCs向缺血半暗带迁移。这些细胞参与炎症调节、血管生成和组织修复。研究证实,被招募的干细胞通过TNTs或EVs将线粒体转移至I/R损伤的脑内皮细胞和神经元。这个过程恢复了线粒体呼吸和ATP产生,最终提高了细胞存活率并有助于神经损伤的修复。因此,CXCL12/CXCR4轴调节潜在线粒体供体的“归巢”,也可能间接影响IMT的空间分布和效率。

除了可溶性因子外,干细胞来源的细胞外囊泡(Stem cell-derived EVs, SC-EVs)通过递送生物活性货物,包括血管内皮生长因子(VEGF)、免疫调节分子和线粒体组分,作为IMT的关键调节机制。SC-EVs富含VEGF和各种免疫调节因子。在缺血性脑损伤模型中,SC-EVs已被证明通过运输线粒体或线粒体DNA(mtDNA)来增强血管生成、神经发生和少突胶质细胞再髓鞘形成,这些mtDNA有助于恢复线粒体稳态。VEGF在缺血后上调,在介导血管和神经修复中起关键作用。此外,其信号通路通过改善呼吸效率和激活PGC-1α相关通路来增强线粒体功能。这些发现表明,损伤微环境中的炎症、趋化和修复性旁分泌信号直接影响IMT的方向和结果。这表明存在多种干预靶点可能增强AIS中的内源性神经保护。

**能量应激和代谢重编程驱动IMT**

代谢重编程是IMT的关键调节机制。缺血后,能量供应的中断、底物谱的变化和氧化还原失衡不仅决定了受体细胞对外源性线粒体的需求,也影响了供体细胞作为线粒体“供体”的能力。这种相互作用直接影响IMT在AIS中的神经保护功效。

能量应激主要是诱导IMT的主要触发因素。在氧糖剥夺/复流(OGD/R)模型和脑缺血动物研究中,受损的神经元表现出对星形胶质细胞线粒体的摄取增加,这与ATP水平和ΔΨm的恢复相关。相反,抑制NAD⁺/CD38-cADPR-Ca²⁺轴会减少线粒体的释放和摄取,从而加剧神经功能缺损。这表明能量耗竭和NAD⁺代谢通过Ca²⁺信号传导和细胞骨架重塑将代谢危机与IMT紧密联系起来。

此外,供体细胞的代谢表型影响了线粒体转移的质量和功能结果。以OXPHOS为主导的星形胶质细胞或MSCs能够将呼吸能力完好的线粒体转移至缺血性神经元或脑内皮细胞。这种转移恢复了受体细胞中三羧酸循环(TCA cycle)和电子传递链的活性,重建了谷胱甘肽(GSH)代谢,并激活了mTORC1/VEGFR2信号。因此,这个过程促进了卒中后的血管生成和神经血管重塑。

此外,氧化还原状态和糖酵解-乳酸代谢为IMT建立了信号和底物背景。适度升高的ROS和mtROS水平可以通过PI3K/Akt/mTOR通路促进TNTs的形成并促进细胞间线粒体运输。相比之下,过量的ROS可能加剧炎症并导致细胞死亡。在卒中相关研究中,星形胶质细胞-神经元乳酸穿梭(astrocyte-neuron lactate shuttle, ANLS)不仅为受损的神经元提供线粒体氧化底物,还改变了NAD⁺/NADH比率。这刺激了SIRT1-PGC-1α通路,增强了线粒体生物发生。

总之,这些证据表明,缺血诱导的能量崩溃和代谢重编程不仅仅是损伤的背景因素;相反,它们作为关键的信号枢纽,直接将“代谢危机”转化为IMT的启动和定向传递。这些过程既是线粒体转移的触发因素,也是其神经保护强度和方向的关键决定因素。因此,它们代表了通过代谢调节增强AIS内源性IMT的多模态治疗靶点。靶向NAD⁺代谢、氧化还原稳态、乳酸信号和供体代谢表型有望放大和微调内源性IMT的神经保护效果——无需外源性细胞或器官移植——从而促进从机制理解向临床转化的过渡。

**IMT的表征遗传学调控**

IMT的启动不仅依赖于细胞间途径,还受到表观遗传调控机制的影响。具体而言,在非编码RNA水平,miRNAs通过调节线粒体转运蛋白和代谢因子发挥关键作用,从而改变线粒体的细胞间分布并影响缺血后细胞的存活。例如,miR-146b通过抑制线粒体锚定蛋白SNPH增强轴突线粒体运输;与此同时,miR-150通过抑制促凋亡蛋白caspase-2介导了干细胞来源外泌体的神经保护作用。这些发现表明,靶向调节特定的miRNAs以增强干细胞或外泌体介导的线粒体转移是促进AIS后神经修复的一种创新方法。

DNA甲基化是一种重要的表征遗传调控机制,但直接将其与AIS中IMT联系起来的证据仍然相对有限。值得注意的是,CD38位点的CpG甲基化与其表达呈负相关。此外,使用DNA甲基转移酶(DNMT)抑制剂已被证明可上调细胞表面CD38。鉴于CD38/环ADP核糖(cADPR)信号在卒中后星形胶质细胞线粒体向神经元输出中至关重要,并且在多发性骨髓瘤系统中敲低CD38会抑制TNTs形成和线粒体转移,这些发现表明DNA甲基化可能通过CD38轴间接影响IMT效率。

在由表征遗传相关酶介导的非组蛋白翻译后修饰领域,某些传统的“表观遗传酶”(如HDAC6)扮演着双重角色。它们不仅调节染色质,还通过其胞质底物直接影响线粒体运动机制。具体而言,HDAC6介导的线粒体Rho GTPase 1(Miro1)去乙酰化抑制轴突线粒体运输。相比之下,增强Miro1乙酰化可恢复运输和轴突生长。Miro1是调节TNTs和IMT的关键因子。这种去乙酰化轴可能通过阻碍“细胞内线粒体动员”(这是IMT过程中的必要步骤)来间接限制IMT通量。此外,由代谢物驱动的赖氨酸修饰也可能在IMT调节中发挥作用。特别是,虽然组蛋白乳酸化已广为人知,但非组蛋白乳酸化,例如ARF1的乳酸化,已被提出可影响线粒体从星形胶质细胞向神经元的转移,从而影响缺血性脑损伤的结果。

**治疗策略**

基于先前讨论的分子机制,本节将IMT的临床应用描绘为三种策略。首先,药物干预旨在通过精细调节细胞骨架重塑、GJs耦合和分子马达动力学,克服缺血病理固有的物理和代谢屏障,从而增强内源性线粒体供体细胞救援的效力。其次,非药物疗法已被证明可通过全身性调节激活大脑中潜在的线粒体转移信号通路。最后,作为再生医学领域内更直接的方法,外源性线粒体移植规避了复杂的细胞间运输调节,直接补充受损神经元的线粒体储备。尽管这些策略涉及不同的途径,但它们共同旨在恢复神经元线粒体池和OXPHOS功能,从而中断细胞死亡级联并促进神经修复。

**药物治疗**

本节探讨通过以下方式增强IMT的药物靶点:调节细胞骨架动力学以形成TNTs;稳定连接蛋白以进行细胞间通讯;以及通过靶向接头蛋白如Miro1来优化轴突或纳米管中的线粒体运输。这些策略旨在恢复供体和受体细胞之间的IMT通路,为AIS提供新的治疗干预。针对缺血性卒中IMT的代表性治疗策略的证据分层比较(包括其分子基础、实验系统、生物学效应和转化意义)见表3。

**细胞骨架调节:TNTs的药理学诱导**

在缺血性卒中的病理微环境中,ATP耗竭导致细胞骨架重排和坍塌,阻碍了TNTs的形成和延伸。因此,肌动蛋白动力学的药理学重塑成为增强IMT的关键策略。Rho相关蛋白激酶(ROCK)在调节肌动蛋白细胞骨架的动态和稳定性方面起着关键作用。在病理激活下,RhoA/ROCK信号轴通过两种不同的途径抑制TNTs的形成。首先,ROCK激活下游的LIM激酶(LIMK),后者磷酸化并使Cofilin失活。这种失活改变了肌动蛋白丝的周转。其次,ROCK促进肌球蛋白轻链(MLC)磷酸化,诱导肌动球蛋白过度收缩。皮质张力的增加导致丝状伪足回缩,形成阻碍TNTs延伸的机械屏障。

基于这些机制生物学原理,ROCK的药理学抑制为诱导TNTs形成和增强IMT提供了一个可行的靶点。最近的体外研究提供了支持这一点的关键证据。在ARPE19细胞中,ROCK抑制剂Y-27632不仅增加了TNT样结构的形成,还以剂量依赖的方式显著增强了细胞间线粒体转移。同样,ROCK抑制剂Y-39983和GSK269962A也被发现可增强纳米管形成和线粒体转移效率。此外,这种效应不限于单一细胞系。在人角膜上皮细胞共培养系统中,Y-27632已被证明是一种增强剂。它提高了TNT依赖性线粒体运输效率,同时降低了受体细胞的线粒体活性氧(mtROS)水平和细胞凋亡。

在AIS的背景下,ROCK抑制策略具有良好的转化基础。ROCK抑制剂法舒地尔(Fasudil)在前瞻性、双盲、安慰剂对照研究中,已被证明在涉及AIS患者时能有效改善临床结果。此外,最近的SPAN-1研究——采用了模仿临床随机对照试验(RCT)标准的严格多中心设计——进一步证实了法舒地尔在改善临床相关的老年卒中小鼠神经功能方面的明确疗效,从而加强了转化证据。未来的研究应直接验证ROCK抑制是否通过增强缺血性NVU中的TNTs形成来促进IMT。此外,还应评估这种方法的有效治疗时间窗、剂量依赖性和潜在的不良反应。

**间隙连接调节:维持Cx43介导的通道耦合**

在AIS的病理进展中,细胞内酸中毒和钙超载迅速导致Cx43的去磷酸化和内吞降解,从而导致通道解偶联。这种阻断破坏了健康的星形胶质细胞向受损神经元递送能量底物的救援途径,并阻碍了启动线粒体转移或修复程序所必需的细胞间信号传导。因此,药物策略旨在抑制缺血诱导的Cx43通道关闭并维持细胞网络完整性,从而为受损线粒体的功能恢复创造必要的代谢微环境。

Yao等人证明,MSCs向受损细胞转移线粒体的效率在很大程度上依赖于功能性Cx43的表达。敲低Cx43基因或使用Cx43模拟肽抑制剂Gap26会显著减少线粒体转移。相反,通过药理学

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