HSPA1A：脊髓损伤治疗新希望 —— 抑制焦亡与炎症的关键因子

为探究创伤性脊髓损伤（TSCI）后 HSPA1A 的作用，研究人员开展相关研究，发现其可抑制焦亡和炎症，或成治疗新途径。

　　创伤性脊髓损伤（Traumatic Spinal Cord Injury，TSCI）是一种常见且后果严重的中枢神经系统疾病。想象一下，在生活中，一场意外使得脊髓组织遭受直接或间接的重创，就像一座桥梁的关键结构被破坏，导致从感觉、运动到自主功能的一系列 “交通” 瘫痪，给患者带来身体残疾、心理障碍等沉重负担。目前，由于 TSCI 复杂的病理生理机制以及神经细胞不可再生的特性，还没有特效治疗方法。

在 TSCI 发生后，炎症和一种被称为焦亡（pyroptosis）的促炎性程序性细胞死亡，就像两个 “捣乱分子”，加剧了病情，严重阻碍了神经功能的恢复。热休克蛋白 A1A（Heat Shock Protein Family A Member 1A，HSPA1A）作为一种分子伴侣蛋白，在 TSCI 后会大量表达，人们猜测它或许具有神经保护作用，可具体机制却一直成谜。在这样的背景下，兰州大学第二医院等研究机构的研究人员开展了一项意义重大的研究，试图揭开 HSPA1A 的神秘面纱，为 TSCI 的治疗寻找新的方向。该研究成果发表在《Molecular Medicine》杂志上。

研究人员为了深入探索其中的奥秘，运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，构建了大鼠 SCI 模型，并进行分组干预；利用 Basso-Beattie-Bresnahan（BBB）评分法评估大鼠运动功能，通过足迹分析来进一步了解其运动恢复情况。同时，对脊髓组织进行多种染色，如苏木精 - 伊红（HE）染色和尼氏（Nissl）染色，观察组织形态和神经细胞的变化。在分子水平，采用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测炎症因子水平，免疫印迹分析（Western blotting analysis）检测相关蛋白表达，还运用基因富集分析（GSEA）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析和蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）分析等生物信息学手段挖掘潜在机制，此外，通过共免疫沉淀（co-IP）实验验证蛋白间的相互作用。

研究结果如下：

• SCI 后焦亡和炎症水平增强：通过建立大鼠 SCI 模型，研究人员发现，与假手术组相比，SCI 组中焦亡相关蛋白 NLRP3、ASC、Caspase-1 和 GSDMD-N_T的表达水平升高，炎症因子 IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α 等的水平也显著上升，这表明 SCI 后大鼠的焦亡和炎症明显增强。
• HSPA1A 缓解脊髓组织病理生理损伤并促进功能恢复：在模拟 TSCI 的实验中，研究人员发现，SCI 后损伤部位 HSPA1A 表达显著增加。过表达 HSPA1A 的大鼠，其 BBB 评分和足迹分析结果显示运动功能恢复更好，脊髓组织的病理变化得到明显改善，神经细胞损伤减轻，尼氏体数量增多。免疫荧光和 Western blotting 检测结果表明，HSPA1A 过表达能增加神经元标记蛋白 NeuN 的表达，减少星形胶质细胞活化标记蛋白 GFAP 的表达，说明 HSPA1A 过表达可缓解脊髓组织病理生理损伤并促进功能恢复。
• HSPA1A 过表达抑制 SCI 大鼠的焦亡和炎症：进一步研究发现，HSPA1A 过表达能抑制 SCI 大鼠体内 ASC、GSDMD 等焦亡相关蛋白的表达，降低 IL-1β 和 IL-18 的水平，减少炎症相关蛋白 iNOS、COX-2 和 TNF-α 的表达，降低炎症因子 IL-6 和 TNF-α 的水平，增加抗炎因子 IL-10 的水平，这表明 HSPA1A 过表达可抑制 SCI 大鼠的焦亡和炎症。
• HSPA1A 抑制 LPS 和尼日利亚菌素诱导的小胶质细胞焦亡和炎症：研究人员利用脂多糖（LPS）和尼日利亚菌素建立小胶质细胞焦亡和炎症模型，发现 HSPA1A 过表达能抑制 LPS 和尼日利亚菌素诱导的小胶质细胞焦亡，减少焦亡体的形成，降低焦亡相关蛋白的表达，减少 IL-1β 和 IL-18 的释放；同时，HSPA1A 过表达还能抑制炎症，降低炎症相关蛋白的表达，调节炎症因子的释放。相反，敲低 HSPA1A 则会加剧焦亡和炎症。
• HSPA1A 上调 DUSP1 表达并抑制 MAPK 通路激活：生物信息学分析表明，MAPK 通路是 SCI 后激活的重要信号通路，HSPA1A 参与调节该通路。研究发现，SCI 后 MAPK 通路相关蛋白 p-p38、p-JNK 和 p-ERK1/2 的磷酸化水平升高，而 HSPA1A 过表达可降低这些蛋白的磷酸化水平。此外，HSPA1A 过表达能上调双特异性磷酸酶 1（DUSP1）的表达，且 HSPA1A 与 DUSP1 存在相互作用，说明 HSPA1A 可通过上调 DUSP1 表达抑制 MAPK 通路激活。
• HSPA1A 通过上调 DUSP1 表达和抑制 MAPK 通路激活来抑制相关反应：在体外实验中，抑制 DUSP1 后，HSPA1A 过表达对 LPS 和尼日利亚菌素诱导的小胶质细胞焦亡和炎症的抑制作用明显减弱，MAPK 通路相关蛋白的磷酸化水平升高，这表明 HSPA1A 通过上调 DUSP1 表达和抑制 MAPK 通路激活来抑制 LPS 和尼日利亚菌素诱导的小胶质细胞焦亡和炎症。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次发现 SCI 后焦亡显著增加，HSPA1A 可通过上调 DUSP1 抑制 MAPK 通路，进而抑制小胶质细胞焦亡和炎症，促进 SCI 大鼠的功能恢复。这一发现揭示了 HSPA1A 在 SCI 中的神经保护机制，为 TSCI 的治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路。然而，研究也存在一些局限性，例如 HSPA1A 在其他细胞中的作用尚不明确，临床治疗中使用 HSPA1A 蛋白或诱导剂可能更安全，但目前尚未深入研究，同时 HSPA1A 和 MAPK 通路对其他生物学功能的影响也有待进一步探索。尽管如此，该研究依然为脊髓损伤的治疗带来了新的曙光，有望在未来推动相关领域的进一步发展，为患者带来更多的希望。