Remote Ischemic Post-Conditioning (RIC) Mediates Anti-Inflammatory Signaling via Myeloid AMPKα1 in Murine Traumatic Optic Neuropathy (TON) 遠(yuǎn)程缺血后調(diào)節(jié) (RIC) 在小鼠創(chuàng)傷性視神經(jīng)病變 (TON) 中通過髓樣 AMPKα1 介導(dǎo)抗炎信號傳導(dǎo)

來源:Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 13626


1. 摘要核心內(nèi)容


論文揭示了遠(yuǎn)程缺血后處理(RIC) 通過激活骨髓細(xì)胞中的 AMPKα1 通路,在創(chuàng)傷性視神經(jīng)病變(TON)中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制。RIC通過促進(jìn)抗炎性巨噬細(xì)胞(M2型)極化、抑制促炎信號(TNF-α/ICAM-1)、改善視網(wǎng)膜氧合,最終減少視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC)死亡和軸突退化。骨髓特異性AMPKα1敲除(KO)小鼠中,RIC的抗炎和神經(jīng)保護(hù)作用消失,表明AMPKα1是RIC療效的關(guān)鍵分子樞紐。

2. 研究目的


核心問題:闡明RIC在TON中神經(jīng)保護(hù)作用的分子機(jī)制。

聚焦點(diǎn):驗(yàn)證AMPKα1(能量代謝與免疫調(diào)節(jié)關(guān)鍵激酶)在RIC介導(dǎo)的抗炎信號中的作用,尤其是其在骨髓細(xì)胞(小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞)中的功能。


3. 研究思路


采用骨髓特異性AMPKα1敲除小鼠(AMPKα1F/F LysMCre)與野生型(AMPKα1F/F)對比:


動物模型:通過可控撞擊系統(tǒng)建立小鼠TON模型。

RIC干預(yù):TON后每日施加RIC(3周期×5分鐘缺血/5分鐘再灌注)。

實(shí)驗(yàn)分組:

野生型:Sham(假手術(shù))、TON、TON+RIC

KO型:TON、TON+RIC

多維度檢測:從炎癥、氧合、神經(jīng)結(jié)構(gòu)三個(gè)層面評估RIC療效及AMPKα1依賴性。


4. 測量數(shù)據(jù)及意義(附圖表來源)

(1) 炎癥與免疫調(diào)節(jié)


小膠質(zhì)細(xì)胞激活(圖2A,B):

數(shù)據(jù):TON增加TMEM119+小膠質(zhì)細(xì)胞(促炎態(tài)),RIC抑制該效應(yīng)(野生型)。

意義:RIC通過AMPKα1抑制神經(jīng)炎癥,KO小鼠中RIC無效。

巨噬細(xì)胞極化(圖2C-I, 圖3):

數(shù)據(jù):流式細(xì)胞術(shù)顯示RIC降低CD11b+CD68+(M1型),增加CD11b+CD206+(M2型)和IL-10+細(xì)胞(野生型)。

意義:RIC誘導(dǎo)抗炎巨噬細(xì)胞極化依賴AMPKα1。

炎性因子(圖4):

數(shù)據(jù):ELISA檢測血漿TNF-α(促炎)↑、IL-10(抗炎)↓;RIC逆轉(zhuǎn)該趨勢(野生型)。

意義:AMPKα1是RIC調(diào)節(jié)細(xì)胞因子平衡的必要條件。

血管炎癥標(biāo)志物(圖5):

數(shù)據(jù):免疫熒光/Western blot顯示ICAM-1(黏附分子)在TON中表達(dá)升高,RIC抑制其表達(dá)(野生型)。

意義:RIC通過AMPKα1減輕血管炎癥,保護(hù)血-視網(wǎng)膜屏障。


(2) 視網(wǎng)膜氧合與代謝


Unisense電極數(shù)據(jù)(圖6):

數(shù)據(jù):

TON導(dǎo)致視網(wǎng)膜氧分壓下降55%(缺氧)。

RIC治療使氧分壓恢復(fù)44%(野生型與KO型均有效)。

伴隨血漿一氧化氮(NO)水平升高(血管舒張介質(zhì))。

研究意義:

揭示RIC獨(dú)立于AMPKα1的血管保護(hù)機(jī)制:RIC通過增加NO釋放,改善視網(wǎng)膜微循環(huán)和氧供應(yīng),對抗TON缺血損傷。

臨床價(jià)值:為RIC治療血管性視神經(jīng)損傷提供直接證據(jù),且該效應(yīng)不依賴免疫調(diào)節(jié)通路。


(3) 神經(jīng)結(jié)構(gòu)與功能


RGC存活與軸突再生(圖7):

數(shù)據(jù):Western blot顯示RIC增加Brn3a(RGC標(biāo)記)和GAP43(軸突再生標(biāo)記)表達(dá)(野生型)。

意義:RIC通過AMPKα1促進(jìn)神經(jīng)元存活與修復(fù)。

超微結(jié)構(gòu)(圖8):

數(shù)據(jù):電鏡(TEM)顯示TON導(dǎo)致軸突變性、髓鞘破壞;RIC改善髓鞘完整性(野生型)。

意義:AMPKα1介導(dǎo)RIC對軸突結(jié)構(gòu)的保護(hù)。


5. 核心結(jié)論


AMPKα1是RIC神經(jīng)保護(hù)的關(guān)鍵介質(zhì):

RIC通過激活骨髓細(xì)胞AMPKα1,驅(qū)動巨噬細(xì)胞向M2型極化,抑制TNF-α/ICAM-1等促炎信號,減輕神經(jīng)炎癥。

KO小鼠中RIC的抗炎與神經(jīng)保護(hù)作用完全消失。

RIC具有雙重保護(hù)機(jī)制:

AMPKα1依賴途徑:調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),減少RGC死亡。

AMPKα1獨(dú)立途徑:通過NO介導(dǎo)血管舒張,改善視網(wǎng)膜氧合(圖6)。

臨床價(jià)值:RIC是一種非侵入性治療策略,通過多靶點(diǎn)作用(抗炎+改善灌注)對抗TON損傷。


6. Unisense電極數(shù)據(jù)的深入解讀


丹麥Unisense微電極系統(tǒng)直接測量視網(wǎng)膜組織氧分壓,揭示:


TON導(dǎo)致嚴(yán)重缺氧(-55%),與血管損傷和代謝需求增加相關(guān)。

RIC顯著改善氧合(+44%),且該效果在AMPKα1 KO小鼠中仍存在,表明:

RIC通過NO依賴的血管舒張獨(dú)立改善微循環(huán)(圖6C)。

此效應(yīng)與AMPKα1通路無關(guān),是RIC治療TON的第二重保護(hù)機(jī)制。

意義:為RIC治療血管性視網(wǎng)膜疾病(如TON、青光眼)提供了直接的生理學(xué)證據(jù),強(qiáng)調(diào)其改善組織灌注的核心價(jià)值。


總結(jié):該研究闡明RIC通過骨髓AMPKα1依賴的抗炎信號和AMPKα1獨(dú)立的血管舒張雙途徑保護(hù)TON損傷,為臨床轉(zhuǎn)化提供了堅(jiān)實(shí)的分子機(jī)制基礎(chǔ)。Unisense電極數(shù)據(jù)揭示了RIC改善視網(wǎng)膜缺氧的直接效應(yīng),是其神經(jīng)保護(hù)的重要環(huán)節(jié)。