二甲双胍通过上调PEN2表达抑制HIV-1 Tat蛋白诱导的小胶质细胞神经毒性机制研究

这篇研究揭示了二甲双胍（Metformin）通过结合早老素增强子2（PEN2）调控小胶质细胞介导的HIV-1转录反式激活蛋白（Tat）神经毒性的新机制。研究发现PEN2在HIV相关神经认知障碍（HAND）患者中显著下调，而200 μM二甲双胍可抑制Tat诱导的NF-κB信号激活、氧化应激及炎症因子释放，并通过PEN2依赖性途径发挥神经保护作用，为HAND治疗提供了潜在靶点。

　　

摘要

HIV-1转录反式激活蛋白（Tat）是HIV相关神经认知障碍（HAND）的关键致病因子，其通过激活小胶质细胞引发神经炎症和氧化应激。本研究首次发现早老素增强子2（PEN2）在HAND患者和Tat感染的小胶质细胞中表达显著降低。二甲双胍（200 μM）处理可逆转Tat诱导的细胞活力下降、活性氧（ROS）积累、促炎因子（IL-6/TNF-α/CCL2/CXCL10）释放及谷氨酸/iNOS异常分泌，并通过抑制NF-κB磷酸化（P-NF-κB p65）发挥神经保护作用。基因敲除实验证实PEN2是二甲双胍调控上述效应的关键靶点。

引言

HIV-1感染中枢神经系统后，小胶质细胞作为主要病毒储存库持续释放Tat蛋白，导致血脑屏障破坏和神经退行性病变。尽管联合抗逆转录病毒疗法（cART）广泛应用，仍有19-69%患者出现HAND。Tat通过激活NF-κB通路促进炎症因子释放，但其与PEN2的关联尚未明确。二甲双胍作为AMPK激活剂，近期被发现可结合PEN2调控溶酶体功能，但其在HAND中的作用机制仍有待探索。

材料与方法

研究采用GSE28160数据集分析HAND患者脑组织PEN2表达，并构建Tat过表达的BV-2小胶质细胞模型。通过shRNA敲低PEN2后，采用Western blot检测NF-κB p65磷酸化水平，ELISA分析炎症因子，DCFH-DA探针测定ROS，并利用HT-22神经元共培养系统评估神经毒性。

结果

1. Tat下调PEN2表达：HAND患者和Tat感染的BV-2细胞中PEN2 mRNA和蛋白水平均显著降低。
2. 剂量依赖性抗炎效应：200 μM二甲双胍使小胶质细胞标志物IBA1表达降低42%，并抑制Tat诱导的微胶质细胞活化。
3. 氧化应激调控：二甲双胍使ROS和MDA水平分别下降57%和63%，同时提升超氧化物歧化酶（SOD）活性1.8倍，该效应被PEN2敲除逆转。
4. NF-κB通路抑制：二甲双胍处理组P-NF-κB p65/NF-κB p65比值降低68%，伴随IL-6、TNF-α分泌减少50%以上。
5. 神经保护作用：共培养实验显示，二甲双胍使神经元存活率提高35%，乳酸脱氢酶（LDH）释放下降40%，而PEN2缺失则完全阻断该保护效应。

讨论

本研究首次阐明二甲双胍-PEN2轴在HAND中的神经保护机制：

• 分子层面：PEN2介导的溶酶体AMPK激活可能通过v-ATPase/ATP6AP1复合物调控NF-κB信号。
• 临床意义：尽管200 μM浓度高于临床血药浓度，但为开发靶向PEN2的HAND治疗策略提供依据。
  局限性包括缺乏动物实验验证和AMPK/PEN2协同作用的深入解析。

结论

二甲双胍通过上调PEN2表达，多途径抑制Tat诱导的小胶质细胞神经毒性，包括：①阻断NF-κB驱动的炎症风暴；②减轻氧化损伤；③维持谷氨酸稳态。该发现为代谢干预神经退行性疾病提供了新视角。