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为解决缺血性中风中炎症调控机制不明等问题，美国得克萨斯大学健康科学中心的研究人员开展 Ifi27l2a 在衰老和中风中作用的研究。结果发现其可调节小胶质细胞炎症，敲低它能减轻脑损伤。该研究为中风治疗提供新思路，值得科研人员一读。
美国得克萨斯大学健康科学中心麦戈文医学院（Department of Neurology, McGovern Medical School, The University of Texas Health Science Center at Houston）的研究人员在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上发表了题为 “Single-cell analysis identifies Ifi27l2a as a gene regulator of microglial inflammation in the context of aging and stroke in mice” 的论文。这篇论文在神经科学和中风研究领域意义重大，为深入理解衰老和中风过程中神经炎症的调控机制提供了新视角，也为开发针对中风的潜在治疗策略奠定了基础。
研究背景
炎症在缺血性中风的病理过程中起着关键作用，是导致大脑损伤的重要因素。小胶质细胞（Microglia，MG）作为中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）的常驻免疫细胞，在炎症反应中扮演着重要角色。它们具有高度的异质性，在大脑的不同区域、不同发育阶段和不同性别中，小胶质细胞的亚型存在差异 。这些亚型在启动和解决炎症方面发挥着关键作用，常常与其他神经胶质细胞（如星形胶质细胞和少突胶质细胞）协同工作。在面对炎症挑战和缺血性中风时，小胶质细胞的反应对于维持或恢复大脑内环境稳定、挽救组织以及减少脑损伤至关重要。
然而，随着年龄的增长，小胶质细胞对炎症信号的反应性发生改变，往往会加剧炎症反应。这种过度反应不仅会损害大脑功能，还会促进老年大脑的病理性衰老过程。因此，选择性地 “抑制” 小胶质细胞对缺血性损伤的反应，使其向抗炎状态转变，可能是减少缺血性损伤、改善中风后功能恢复的有效治疗策略，这在老年大脑的背景下尤为重要。
此前，虽然有研究发现缺血样损伤会使大脑中多个干扰素刺激基因（Interferon-stimulated genes，ISGs）上调，其中包括 Ifi27l2a，但关于 Ifi27l2a 在缺血性中风中的具体功能，此前尚未有相关报道。所以，深入探究 Ifi27l2a 在衰老和中风背景下的作用机制，对于揭示神经炎症的调控机制以及开发新的治疗方法具有重要意义。
研究方法
- 单细胞 RNA 测序（Single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）：研究人员对年轻（3 个月大）和老年（20 个月大）的雄性和雌性 C57BL/6 J 小鼠进行永久性远端大脑中动脉闭塞（Permanent distal middle cerebral artery occlusion，pdMCAO）或假手术处理，在术后 14 天收集含有梗死周围皮层和同侧丘脑的冠状脑切片，分离细胞进行 scRNA-seq。通过这种方法，能够分析不同细胞类型在中风后的转录特征变化，确定差异表达基因。
- 单分子 RNA 荧光原位杂交（Single-molecule RNA fluorescent in situ hybridization，smRNA-FISH）：利用该技术对小鼠大脑切片中的 Ifi27l2a mRNA 转录本进行成像，结合免疫染色标记小胶质细胞 / 巨噬细胞，确定 Ifi27l2a 在大脑中的表达位置和细胞来源。
- 荧光激活细胞分选（Fluorescent Activated Cell Sorting，FACS）：从中风后的老年小鼠大脑中分离出 Tmem119 + 小胶质细胞，通过 FACS 技术选择性地分析小胶质细胞中 Ifi27l2a 的表达情况。
- 细胞培养与处理：培养小鼠原代小胶质细胞和人源小胶质细胞系 HMC3，用炎症细胞因子（如 TNF-α 和 IFN-γ）处理，或在人源小胶质细胞系中加入炎症细胞因子并结合氧糖剥夺（inflammation/OGD）处理，检测 Ifi27l2a 的表达变化。
- 构建动物模型：构建 Ifi27l2a 杂合敲除（Ifi27l2a+/-）小鼠模型，利用 pdMCAO 中风模型，评估 Ifi27l2a 减少对中风后炎症反应、脑损伤和行为学表现的影响。
研究结果
- Ifi27l2a 在中风后小胶质细胞中高度上调，衰老显著增强这种上调
- 通过对 20,514 个来自年轻和老年中风小鼠大脑细胞的 scRNA-seq 分析，发现 Ifi27l2a 是一个高度上调的基因，且在老年中风大脑中的上调幅度大于年轻中风大脑。在小胶质细胞簇中，老年中风大脑中表达 Ifi27l2a 的细胞百分比显著高于年轻中风大脑（74.4% vs 30.6%）。
- 对老年大脑的 scRNA-seq 数据集进行更细致的分析，发现 Ifi27l2a 在不同小胶质细胞 / 单核细胞 - 巨噬细胞亚型中的表达水平存在差异，且随着年龄增长，Ifi27l2a 转录本在各亚型中均显著升高。
- scRNA-seq 显示衰老本身足以增加小胶质细胞中 Ifi27l2a 转录本：整合分析包括年轻和老年假手术大脑在内的所有组数据，发现衰老会使小胶质细胞 / 巨噬细胞簇中 Ifi27l2a 的表达适度增加。进一步分析特定亚簇发现，在老年假手术大脑的小胶质细胞中，Ifi27l2a 转录本水平显著升高。
- 自然衰老过程中 Ifi27l2a 的区域表达：对年轻和老年雄性小鼠的大脑皮层和丘脑进行分析，发现 Ifi27l2a mRNA 在老年丘脑中有显著上调，在老年大脑皮层中虽有升高趋势，但未达到统计学意义。这表明在自然衰老过程中，Ifi27l2a 的表达存在区域差异。
- 老年中风大脑中 Ifi27l2a 的区域和时间表达：通过对老年小鼠中风后不同时间点（3 天和 14 天）的丘脑和皮层进行 qRT-PCR 分析，发现 Ifi27l2a 在中风后 3 天的皮层和 14 天的皮层及丘脑中均显著升高。这说明 Ifi27l2a 在中风后的原发性损伤和延迟性继发性损伤中均发挥作用。
- 中风后，驻留小胶质细胞是大脑实质中 Ifi27l2a 表达的主要细胞来源：利用 smRNA-FISH 和免疫染色技术，发现中风后 2 周，老年大脑梗死核心和梗死周围区域的 Ifi27l2a 转录本显著升高，且大部分转录本存在于激活的小胶质细胞 / 巨噬细胞中。通过 FACS 技术分离小胶质细胞进行分析，也证实了中风后老年大脑中 Tmem119 + 小胶质细胞中 Ifi27l2a 的表达增加。
- 炎症刺激诱导小胶质细胞中 Ifi27l2a/IFI27L2 表达：用炎症细胞因子 TNF-α 和 IFN-γ 处理小鼠原代小胶质细胞和人源小胶质细胞系 HMC3，发现 Ifi27l2a/IFI27L2 的 mRNA 和蛋白水平均显著增加。在人类尸检大脑样本中，也发现中风患者大脑中 IFI27L2 的表达显著高于年龄匹配的对照组，且主要表达于小胶质细胞 / 巨噬细胞中。
- 升高的 Ifi27l2a 表达足以促进小胶质细胞激活：将表达 Ifi27l2a 的慢病毒感染小鼠小胶质细胞系 Sim-A9 细胞，发现 Ifi27l2a 表达增加了细胞呈小而圆的形态（阿米巴样形态或去分支化）的百分比，诱导了促炎基因（如 Il1b、Il1a 和 Trem2）的表达，这表明 Ifi27l2a 单独就能启动小胶质细胞的激活。
- Ifi27l2a 诱导线粒体功能障碍和 ROS 产生：利用慢病毒转导技术，发现 Ifi27l2a 过表达显著增加了 Sim-A9 细胞中 ROS 的产生，特别是线粒体来源的 ROS。同时，Ifi27l2a 过表达还降低了线粒体呼吸（最大呼吸和备用呼吸能力），表明 Ifi27l2a 能够靶向小胶质细胞的线粒体功能，导致线粒体功能障碍。
- Ifi27l2a 半合子缺失减轻小鼠小胶质细胞炎症并减少缺血性脑损伤：在原代小胶质细胞中，用脂多糖（LPS）刺激来自野生型（WT）和 Ifi27l2a 杂合敲除（Het）小鼠的小胶质细胞，发现 Het 小胶质细胞中经典炎症基因的诱导表达显著降低，这表明即使部分减少 Ifi27l2a 的表达，也能显著减轻小胶质细胞的炎症反应。在 pdMCAO 中风模型中，与 WT 小鼠相比，Het 小鼠在中风后 3 天的原发性皮质梗死体积显著减小，14 天的小胶质细胞增生和星形胶质细胞增生显著减轻，行为学测试中运动功能也得到改善，4 周后的脑萎缩也明显减轻。
研究结论与讨论
研究人员通过一系列实验，全面深入地探究了 Ifi27l2a 在衰老和中风背景下的作用机制。研究发现，Ifi27l2a 在中风后的小胶质细胞中高度上调，衰老会显著增强这种上调。炎症刺激（如细胞因子处理、中风等）和衰老均能诱导 Ifi27l2a 的表达，且升高的 Ifi27l2a 表达足以促进小胶质细胞向促炎表型转变，包括诱导线粒体功能障碍和 ROS 产生。更为重要的是，Ifi27l2a 半合子缺失能够减轻小胶质细胞介导的炎症反应，减少原发性和继发性中风损伤，减轻长期脑萎缩，并改善运动功能测试中的表现。
这些研究结果表明，炎症应激（由衰老、缺血性中风或其他病理损伤引起）会启动小胶质细胞中 Ifi27l2a 基因的表达，进而增强并传播大脑中的炎症损伤。Ifi27l2a 在小胶质细胞中的表达水平可能是一个分子开关，触发衰老和中风后的促炎表型。
这项研究不仅为深入理解衰老和中风过程中神经炎症的调控机制提供了新的关键信息，也为开发针对中风和其他神经退行性疾病的治疗策略开辟了新方向。未来的研究可以进一步探讨 Ifi27l2a 的具体作用机制，例如其与其他细胞内信号通路的相互作用，以及如何更精准地靶向 Ifi27l2a 来减轻神经炎症和改善疾病预后。此外，由于本研究存在一定的局限性，如 scRNA-seq 研究中生物样本数量相对较少且仅使用了一个时间点进行评估，未来研究可以增加样本量并在多个时间点进行分析，以更全面地了解 Ifi27l2a 在中风后的动态变化。总之，这项研究成果为神经科学和中风研究领域带来了新的突破，有望推动相关疾病治疗方法的进一步发展。
