PATJ通过调控YAP1信号通路介导脑卒中后血管重塑与细胞应激反应的分子机制

本研究针对缺血性脑卒中后血管修复机制不明的临床难题，通过CRISPR-Cas9基因编辑、单细胞转录组分析和多物种模型（HEK293细胞、小鼠和线虫），揭示了PATJ蛋白通过调控YAP1核转位、Hippo信号通路和代谢重编程，在介导内皮细胞迁移、血管新生及神经元缺氧保护中的关键作用，为开发促进卒中后神经血管修复的靶向治疗提供了新策略。

　　

脑卒中是全球致残致死的主要原因之一，尽管溶栓和取栓治疗改善了急性期预后，但如何促进卒中后的神经功能恢复仍是临床面临的重大挑战。血管重塑和神经可塑性是卒中后修复的关键过程，其中内皮细胞(ECs)介导的血管新生与神经元存活密切相关。近年基因组研究发现PALS1相关紧密连接蛋白(PATJ)基因多态性与卒中预后显著相关，但PATJ在神经血管修复中的具体机制仍是未解之谜。

美国加州大学旧金山分校的研究团队在《Redox Biology》发表的研究，通过整合生物信息学分析、基因编辑细胞模型、线虫缺氧模型和小鼠脑卒中实验，系统揭示了PATJ通过调控YAP1信号通路协调血管重塑与细胞应激反应的新机制。研究采用CRISPR-Cas9构建PATJ敲除(KO)的HEK293细胞系，结合Seahorse线粒体代谢分析、划痕实验和RNA测序；建立线虫mpz-1( PATJ同源基因)RNAi模型进行神经元形态和生存分析；通过小鼠大脑中动脉闭塞(tMCAO)模型进行时空表达谱和免疫荧光共定位研究。

研究首先通过人类和小鼠单细胞转录组图谱发现，PATJ在发育期脑血管和神经元中高表达，成年后主要富集于内皮细胞。对公共数据库的再分析显示，缺氧显著上调人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中PATJ表达，且与血管内皮生长因子(VEGFA/VEGFC)等促血管因子高度共表达。基因集富集分析提示PATJ相关基因显著富集于Hippo、PI3K-Akt和HIF-1信号通路。

在PATJ KO的HEK293细胞中，研究人员观察到细胞迁移能力下降、线粒体应激敏感性增加等表型。当用线粒体复合体I抑制剂鱼藤酮(rotenone)处理时，KO细胞死亡率显著高于野生型(WT)。Seahorse代谢分析显示KO细胞对寡霉素(oligomycin)和鱼藤酮/抗霉素A(antimycin A)的氧耗变化更敏感，提示氧化磷酸化依赖增强。引人注目的是，PATJ缺失导致转录共激活因子YAP1蛋白水平升高，且核定位比例从WT的32%增至KO的68%。使用YAP1抑制剂维替泊芬(verteporfin)处理后，KO细胞的迁移缺陷和鱼藤酮敏感性进一步加剧，表明YAP1激活是PATJ缺失时的代偿机制。

在线虫模型中，缺氧显著上调PATJ同源基因mpz-1的表达。特异性敲低mpz-1导致多巴胺能神经元形态异常，且缺氧暴露使这种异常率从25%升至65%，死亡率从15%增至42%。这表明PATJ/MPZ-1在维持神经元缺氧耐受中具有进化保守的保护作用。

小鼠tMCAO实验揭示了PATJ的动态时空表达模式：卒中后1天，缺血半暗带区神经元PATJ表达下降，与神经元标记物NeuN减少同步；而第3天起内皮PATJ开始上调，至28天时CD31⁺
血管的PATJ表达较假手术组增加3倍。免疫荧光三重染色显示，修复期血管内皮中PATJ与核YAP1显著共定位，提示二者协同参与血管重塑。RNA测序分析发现PATJ调控RUNX1、HEY1等血管发育基因，以及HK2(己糖激酶2)等代谢相关基因，KEGG分析显示Notch、p53等卒中相关通路富集。

该研究首次系统阐明了PATJ在卒中后神经血管修复中的双重调控作用：一方面通过维持内皮细胞迁移能力和代谢稳态促进血管重塑，另一方面通过MPZ-1保护神经元抵御缺氧损伤。特别重要的是发现了PATJ-YAP1轴的功能偶联——PATJ缺失时YAP1核转位增加可能通过激活Hippo通路下游靶基因实现代偿性血管再生。这些发现不仅解释了GWAS研究中PATJ基因型与卒中预后的关联，还为开发靶向PATJ/YAP1通路的神经保护剂提供了理论依据。未来研究可进一步探索内皮特异性PATJ敲除对卒中后血管新生的影响，以及药理学调控该通路促进功能恢复的转化潜力。