脊髓损伤后，额叶联合皮层 GFAP+神经元中 SGK1 上调的神经保护作用及潜在治疗意义

《Cell Death & Disease》：SGK1 upregulation in GFAP+ neurons in the frontal association cortex protects against neuronal apoptosis after spinal cord injury

为探究脊髓损伤（SCI）后认知和情绪障碍的潜在机制，北京基础医学研究所的研究人员构建 GFAP-IRES-Venus-AkaLuc 敲入小鼠模型开展研究。结果发现，SCI 后额叶联合皮层（FrA）的 GFAP+神经元中血清和糖皮质激素调节激酶 1（SGK1）上调可抗凋亡，该发现为 SCI 治疗提供新靶点。

　　脊髓损伤（Spinal Cord Injury，SCI）如同高悬在患者头顶的 “达摩克利斯之剑”，严重威胁着患者的生活质量与寿命。它不仅会引发运动和感觉功能障碍、神经痛等问题，还常常伴随着认知缺陷和情绪障碍。然而，这些认知和情绪问题背后的机制却如同隐藏在迷雾之中，一直未被完全揭开。在 SCI 的病理进程里，星形胶质细胞异常活跃，它们形成的胶质瘢痕在神经再生过程中扮演着复杂的角色，既可能成为阻碍神经修复的 “路障”，也可能在某些方面发挥积极作用。面对如此复杂的局面，科研人员迫切需要深入探究其中的奥秘，寻找新的治疗靶点，为 SCI 患者带来新的希望。

北京基础医学研究所的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们构建了 GFAP-IRES-Venus-AkaLuc 敲入小鼠模型，深入剖析脊髓损伤后大脑中胶质纤维酸性蛋白（Glial Fibrillary Acidic Protein，GFAP）和血清及糖皮质激素调节激酶 1（Serum and Glucocorticoid-Regulated Kinase 1，SGK1）上调的潜在机制，以及 SGK1 上调与细胞凋亡之间的关系。最终，他们发现脊髓损伤后，小鼠额叶联合皮层（Frontal Association Cortex，FrA）的 GFAP⁺神经元中 SGK1 上调，这一现象能够通过 NRF2/HO-1 信号通路发挥抗凋亡作用。这一发现为脊髓损伤的治疗开辟了新的方向，有望成为未来治疗脊髓损伤的关键突破点。该研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。通过构建 GFAP-IRES-Venus-AkaLuc 敲入小鼠模型，实现对相关细胞的标记和观察；采用体内成像技术，直观监测小鼠体内生物发光信号的变化；运用 Bulk RNA 测序和生物信息学分析，全面筛选和分析差异表达基因；借助腺相关病毒（Adeno-Associated Virus，AAV）构建和立体定位注射技术，精准调控特定基因的表达。

下面让我们详细了解一下具体的研究结果：

• GFAP 信号在小鼠脑内增强：研究人员构建的 GFAP-IRES-Venus-AkaLuc 敲入小鼠在脊髓横断（Spinal Cord Transection，SCT）后，体内成像显示其头部区域的生物发光强度比脊髓区域增加得更早且更显著，免疫印迹分析也证实了 SCT 后 7 天全脑裂解物中 GFAP 蛋白水平升高。这表明脊髓损伤会引发小鼠脑内 GFAP 信号的增强，暗示着可能存在未被发现的神经炎症反应。
• SGK1 上调与凋亡信号激活：对小鼠全脑进行 Bulk RNA 测序和后续分析发现，SCT 后全脑差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs）主要与应激反应、信号转导等相关，凋亡信号通路被激活，同时 SGK1 上调。进一步的实验也验证了相关结果，这表明 SGK1 的上调可能在脊髓损伤后的病理过程中发挥重要作用。
• GFAP 阳性神经元的出现：通过组织透明化和显微镜检测，研究人员发现 SCT 后 GFAP 信号在海马体和基底外侧杏仁核未明显增强，却在额叶联合皮层（FrA）显著增强，且该区域多数表达 GFAP 的细胞呈现神经元形态。免疫染色结果进一步证实了这一发现，提示 FrA 神经元在脊髓损伤后的特殊变化值得深入研究。
• 细胞凋亡与 SGK1 上调的关联：在 FrA 区域，TUNEL 染色显示细胞凋亡主要发生在此处。免疫印迹和免疫染色结果表明，SCT 后 FrA 中 p53、cleaved-Caspase-3、GFAP 和 SGK1 的蛋白质水平同步上调，且大部分 cleaved-Caspase-3⁺细胞为 NeuN⁺成熟神经元，同时多数 FrA 的 GFAP⁺细胞在 SCT 后变为 SGK1⁺细胞。这说明 FrA 中 GFAP⁺神经元的凋亡与 SGK1 上调密切相关，SGK1 可能参与调节神经元损伤。
• 高皮质醇血症的影响：ELISA 结果显示，SCT 后小鼠血清皮质醇水平急剧上升且持续较高。GR 拮抗剂米非司酮处理后，SCT 小鼠 FrA 中 cleaved-Caspase-3、GFAP 和 SGK1 的上调部分被逆转，同时 NRF2 和 HO-1 水平也受到影响。这表明高皮质醇血症会导致神经元凋亡以及 GFAP 和 SGK1 的上调，而 SGK1 上调可能部分对抗皮质醇诱导的凋亡。
• SGK1 的神经保护作用：向 FrA 立体定位注射 AAV 以调节 SGK1 表达，结果显示，SGK1 敲低会进一步增强 SCT 小鼠 FrA 中的细胞凋亡，在体外实验中也得到类似结果。这充分证明了 SGK1 上调对糖皮质激素介导的神经元凋亡具有神经保护作用。
• SGK1 对行为的影响：行为学测试发现，SCT 后小鼠出现后肢运动功能丧失和蔗糖偏好降低的现象，而敲低 FrA 神经元中的 SGK1 会加剧小鼠的抑郁样行为。这表明 SGK1 干预可能影响脊髓损伤后小鼠的情绪状态，暗示了 SGK1 和 FrA 神经元作为治疗脊髓损伤后情绪障碍潜在靶点的可能性。
• SGK1 信号通路的作用机制：研究发现，SGK1 激活会导致 NRF2 核内转位和 HO-1 上调，免疫印迹和共聚焦显微镜检测结果均支持这一结论。这表明 NRF2/HO-1 轴是 SGK1 激活在凋亡神经元中的非经典下游信号通路，进一步揭示了 SGK1 发挥神经保护作用的内在机制。

综合上述研究结果，该研究首次揭示了脊髓损伤后 FrA 中存在凋亡神经元，且这些神经元会变为 GFAP 阳性。SCT 手术导致小鼠高皮质醇血症，过多的糖皮质激素进入中枢神经系统（Central Nervous System，CNS），与 FrA 神经元中的 GR 结合，激活神经元凋亡和 SGK1 表达，SGK1 通过激活 NRF2/HO-1 信号通路发挥神经保护作用，但这种保护作用不足以完全抑制凋亡。这一研究强调了 SGK1 激活在脊髓损伤中的重要作用，为开发脊髓损伤的治疗策略提供了新的思路，如联合外源性 SGK1 表达和 GR 抑制剂可能是减轻脊髓损伤后神经元死亡的潜在方法。然而，研究中仍存在一些待解决的问题，如其他脑区 GFAP 阳性神经元的凋亡情况、FrA 中凋亡 GFAP 阳性神经元的表型和功能，以及它们对高糖皮质激素敏感性的机制等，这些将是未来研究的重要方向。