Ccn1 在脊髓损伤后高尿酸微环境中介导细胞焦亡及嘌呤代谢模式的改变

《Molecular Neurobiology》：Ccn1 Mediates Pyroptosis and Purine Metabolism Pattern Shifts in a High-Uric Acid Microenvironment After Spinal Cord Injury

脊髓损伤后高尿酸微环境通过Ccn1调控线粒体呼吸与神经炎症，影响运动功能恢复。采用空间代谢组学结合转录组学技术，首次揭示SCI后尿酸盐代谢异常与Ccn1表达升高的关联性，并通过体外细胞实验和体内动物模型证实Ccn1敲除可逆转尿酸诱导的呼吸抑制及炎症反应，显著改善运动功能评分。

　　

摘要

脊髓损伤（SCI）通常会导致永久性的功能丧失，这是由于损伤后微环境的复杂性所致，但该微环境的组成和功能动态仍知之甚少。我们应用空间代谢组学技术检测了SCI大鼠脊髓中的代谢物，发现存在高尿酸（hUA）微环境。随后，通过批量RNA测序和单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，发现细胞通讯网络因子1（Ccn1）的表达升高以及嘌呤代谢模式的改变。为了研究Ccn1在这种hUA微环境中的作用，我们使用了PC12细胞系和Sprague–Dawley（SD）大鼠。在体外实验中设置了4组：对照组（n=6）、UA组（PC12细胞暴露于200 μM的UA中24小时，n=6）、siCcn1组（使用小干扰RNA敲低Ccn1，n=6）以及siCcn1+UA组（n=6）。在体内实验中设置了以下组别：SCI组（仅脊髓损伤，n=6）、hUA组（通过灌服氧化酸钾盐750 mg/kg和乙胺丁醇250 mg/kg诱导hUA微环境，n=6）、AAV组（通过腺相关病毒敲低Ccn1，n=6）以及AAV+hUA组（n=6）。结果显示，UA显著降低了细胞的有氧呼吸水平（对照组 vs UA组：62.87 ± 16.76 vs 17.09 ± 4.91 pmol/min，P < 0.01），并引发了细胞凋亡；而Ccn1的敲低显著改善了有氧呼吸（siCcn1+UA组 vs UA组：46.45 ± 12.54 vs 17.09 ± 4.91 pmol/min，P < 0.05），同时减少了细胞凋亡的发生。还评估了总细胞ATP水平、NAD?/NADH比值和细胞增殖能力。在体内实验中，Ccn1的敲低显著提高了受伤后7天内动物的Basso、Beattie和Bresnahan（BBB）运动评分（AAV+hUA组 vs hUA组：3.33 ± 0.52 vs 2.00 ± 0.63，P < 0.05），并减少了神经元凋亡。hUA微环境上调了Ccn1的表达，抑制了有氧呼吸，引发了细胞凋亡，并扰乱了嘌呤代谢；而Ccn1的敲低逆转了这些生物学过程，表明其可能成为治疗SCI的潜在靶点。