撰稿 | 方咚

排版 | AiBrain 编辑团队

2022年12月19日，哈佛医学院Eng H. Lo团队在《Nature Communications》杂志上发表了题为“Endothelial cells regulate astrocyte to neural progenitor cell trans-differentiation in a mouse model of stroke” 的研究文章，通过光遗传学、细胞钙成像、微囊泡分离标记，立体定位注射等方法，利用小鼠脑卒中疾病模型，成功验证脑内皮细胞可以调节星形胶质细胞向神经祖细胞的分化转移。该研究能够为中风后的康复治疗提供新的策略。

图1：OGD刺激的脑内皮细胞将星形胶质细胞转化为神经祖细胞

细胞外微囊泡是内皮-神经通讯的新介质，作者观察到脑内皮细胞释放的微囊泡增多（图2d）。利用荧光标记微囊泡后发现，随着时间的推移，微囊泡可以被星形胶质细胞吸收（图2e, f）。

为了评估功能相关性，作者将氧糖剥夺后的脑内皮细胞分离出微囊泡，并将其添加到星形胶质细胞培养体系中。第3-7天，星形胶质细胞出现胶质样-神经元形态学改变（图2g, h）。神经元特异性、钙动力学以及TTX阻断反应等都证实，来自氧糖剥夺刺激的脑内皮细胞的微囊泡，可以将星形胶质细胞重编程为神经祖细胞，这些祖细胞最终表现出具有钙活性神经元细胞的潜力（图2j, k, l）。

图2：来自OGD刺激的脑内皮细胞的微囊泡将星形胶质细胞重编程为神经祖细胞。

在细胞的转移分化中，往往是由特定的转录因子驱动的，ASCL1是一种基本的螺旋-环-螺旋转录因子，在神经内分泌细胞和神经组织的分化中起重要作用，是神经重编程的关键。作者发现星形胶质细胞与氧糖剥夺后的脑内皮细胞共培养后ASCL1蛋白增加，并且在氧糖剥夺后，脑内皮细胞衍生的微囊泡内ASCL1水平显著增加（图3a, b）。

更重要的是，含ASCL1的微囊泡显著改变星形胶质细胞的形态，星形胶质细胞在第3天神经祖细胞荧光标记（DCX，Nestin）增加，神经元荧光标记（TUJ1，MAP2）在第7天也随之增加（图3j, k）。

图3：脑内皮细胞衍生的含有ASCL1的微囊泡启动星形胶质细胞转移分化

为进一步评价局灶性脑缺血后脑细胞ASCL1的表达，采用荧光激活细胞分选法去观察缺血同侧皮质的内皮细胞、神经元、小胶质细胞/Mφ和周细胞，发现脑缺血后脑内皮细胞ASCL1 mRNA水平高于其他细胞。这也证实了小鼠局灶性脑缺血后微血管内皮细胞表达神经转录因子ASCL1（图4）。

图4：ASCL1在小鼠局灶性脑缺血后脑微血管中表达。

作者进一步将微囊泡注入C57BL6小鼠侧脑室，3小时后在作为神经发生关键位置的SVZ周围，作者观察到标记的微囊泡与星形胶质细胞共定位。在缺血后第10天，通过荧光标记定位，作者发现来自OGD刺激的脑内皮细胞的微囊泡在体内可能将脑卒中后星形胶质细胞转化为神经祖细胞（图5e, h）。

图5：小鼠脑缺血后OGD刺激的脑内皮细胞产生的微囊泡可将星形胶质细胞转化为神经祖细胞

如果脑内皮细胞可以转移ASCL1来诱导星形胶质细胞转移分化，那么是否可以增强这种现象来增加神经发生从而改变卒中后的预后？为了评估这一想法，作者将ASCL1在内皮细胞中特异性高表达，发现TUJ1和Neun阳性神经元明显增多，伴随着更多的ASCL1阳性细胞（图6f）。

然后作者对小鼠进行行为学检测，发现在内皮细胞中特异性高表达ASCL1的小鼠中，与正常小鼠相比网格爬行错误次数明显减少，胶带去除明显加快。所有这些数据提示，内皮细胞特异性ASCL1的过度表达可能有助于脑卒中后神经发生和改善部分神经功能。

图6：局灶性脑缺血后脑内皮细胞ASCL1的过度表达改善了神经功能。

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