ATAT1缺失可增强小胶质细胞/巨噬细胞介导红细胞吞噬作用和脑内出血后的血肿吸收

doi:10.4103/1673-5374.382984

摘要/Abstract

摘要：

小胶质细胞和巨噬细胞介导的红细胞吞噬作用在脑出血后的血肿清除中起着关键作用。细胞骨架的动态变化伴随着吞噬作用；然而，它们是否以及如何与小胶质细胞/巨噬细胞介导的红细胞吞噬作用相关仍不清楚。为了解微管的稳定性对小胶质细胞/巨噬细胞吞噬能力的影响，实验首先将标记了DIO-GFP的红细胞与BV2/RAW264.7细胞系共培养，然后流式筛选出吞噬红细胞后GFP阳性BV2/RAW264.7与未吞噬红细胞的GFP阴性BV2/RAW264.7，利用WB和免疫荧光染色检测发现GFP阳性BV2/RAW264.7的稳定型微管标志物-Ac α-tub表达显著降低。ATAT1是Ac α-tub的特异性乙酰基转移酶，实验利用shRNA干扰BV2/RAW264.7细胞的ATAT1表达，发现BV2/RAW264.7细胞吞噬红细胞的能力显著增强。实验进一步引入ATAT1敲除小鼠，并将标记DIO-GFP的红细胞注入纹状体模拟脑出血，发现ATAT1敲除组血肿周围GFP阳性的小胶质细胞/巨噬细胞比例显著增高。此外，ATAT1敲除组血肿吸收速度显著加快，且血肿周围促炎因子降低、抑炎因子升高。最后观察到ATAT1敲除组血肿周围神经元凋亡减少，ATAT1敲除组小鼠的运动功能也显著改善。说明ATAT1的缺失会加速小胶质细胞/巨噬细胞的红细胞吞噬作用和脑出血后血肿的吸收，这为血肿清除机制提供了新的见解，并确定了治疗脑出血的干预靶点。

https://orcid.org/0000-0003-2770-764X (Lunshan Xu)

Abstract: MIcroglia/macrophage-mediated erythrophagocytosis plays a crucial role in hematoma clearance after intracerebral hemorrhage. Dynamic cytoskeletal changes accompany phagocytosis. However, whether and how these changes are associated with microglia/macrophage-mediated erythrophagocytosis remain unclear. In this study, we investigated the function of acetylated α-tubulin, a stabilized microtubule form, in microglia/macrophage erythrophagocytosis after intracerebral hemorrhage both in vitro and in vivo. We first assessed the function of acetylated α-tubulin in erythrophagocytosis using primary DiO GFP-labeled red blood cells co-cultured with the BV2 microglia or RAW264.7 macrophage cell lines. Acetylated α-tubulin expression was significantly decreased in BV2 and RAW264.7 cells during erythrophagocytosis. Moreover, silencing α-tubulin acetyltransferase 1 (ATAT1), a newly discovered α-tubulin acetyltransferase, decreased Ac-α-tub levels and enhanced the erythrophagocytosis by BV2 and RAW264.7 cells. Consistent with these findings, in ATAT1–/– mice, we observed increased ionized calcium binding adapter molecule 1 (Iba1) and Perls-positive microglia/macrophage phagocytes of red blood cells in peri-hematoma and reduced hematoma volume in mice with intracerebral hemorrhage. Additionally, knocking out ATAT1 alleviated neuronal apoptosis and pro-inflammatory cytokines and increased anti-inflammatory cytokines around the hematoma, ultimately improving neurological recovery of mice after intracerebral hemorrhage. These findings suggest that ATAT1 deficiency accelerates erythrophagocytosis by microglia/macrophages and hematoma absorption after intracerebral hemorrhage. These results provide novel insights into the mechanisms of hematoma clearance and suggest ATAT1 as a potential target for the treatment of intracerebral hemorrhage.

Key words: acetylated α-tubulin, α-tubulin acetyltransferase 1 (ATAT1), erythrophagocytosis, hematoma absorption, intracerebral hemorrhage, macrophage, microglia

. ATAT1缺失可增强小胶质细胞/巨噬细胞介导红细胞吞噬作用和脑内出血后的血肿吸收[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(5): 1072-1077.

Yihua Zhang, Ping Huang, Min Cao, Yi Chen, Xinhu Zhao, Xuzhi He, Lunshan Xu. ATAT1 deficiency enhances microglia/macrophage-mediated erythrophagocytosis and hematoma absorption following intracerebral hemorrhage[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(5): 1072-1077.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

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延伸阅读

NRR：陆军军医大学大坪医院徐伦山团队揭示脑出血潜在药物干预靶点：小胶质细胞/巨噬细胞的微管

脑出血后血肿成分及其降解产物是引起继发性脑损伤的重要原因，及时、有效的促进血肿的内源性吸收，是血肿清除及避免神经功能进一步损害的关键[1]。除外科手术清除血肿外，近年研究显示，脑出血后脑内的小胶质细胞以及浸润的外周巨噬细胞具有自发吞噬红细胞、清除血肿的能力[2]。在吞噬红细胞过程中，小胶质细胞/巨噬细胞发生形变，形成阿米巴样的吞噬细胞。新近研究提示，小胶质细胞/巨噬细胞形态改变伴随着细胞骨架的动态变化[3]，然而，细胞骨架动态变化与小胶质细胞/巨噬细胞吞噬能力的关系仍不清楚。

近期，陆军军医大学大坪医院徐伦山团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“ATAT1 Deficiency Enhances Microglia/Macrophage Mediated Erythrophagocytosis and Hematoma Absorption following Intracerebral Hemorrhage”的研究论文。在论文中，作者探索微管的稳定性对小胶质细胞/巨噬细胞吞噬能力的影响。研究发现，吞噬了红细胞的小胶质细胞（BV2）/巨噬细胞（RAW264.7）的乙酰化微管（acetylated α-tubulin， Ac α-tub）表达水平显著降低，Ac α-tub是稳定型微管的标志物，提示吞噬了红细胞的小胶质细胞/巨噬细胞的微管稳定性降低。进一步发现敲除/沉默α-tubulin的乙酰基转移酶ATAT1，可以显著降低Ac α-tub表达，并增强了血肿周围小胶质细胞/巨噬细胞的红细胞吞噬效应、加速了血肿的清除，并进一步减轻了炎症反应、保护血肿周围神经元及改善脑出血小鼠的运动功能。该研究为增强脑出血后小胶质细胞/巨噬细胞吞噬红细胞能力提供了新的见解：调节细胞骨架可以增强小胶质细胞/巨噬细胞的红细胞吞噬效应，ATAT1/Ac α-tub是潜在的转化靶点。张溢华副主任医师为论文第一作者，徐伦山主任医师为论文通讯作者。

研究首先将标记了DIO-GFP的红细胞与BV2/RAW264.7细胞系共培养，然后流式筛选出吞噬红细胞后GFP阳性BV2/RAW264.7与未吞噬红细胞的GFP阴性BV2/RAW264.7，利用WB和免疫荧光染色检测发现GFP阳性BV2/RAW264.7的稳定型微管标志物-Ac α-tub表达显著降低。ATAT1是Ac α-tub的特异性乙酰基转移酶，研究人员利用shRNA干扰BV2/RAW264.7细胞的ATAT1表达，发现BV2/RAW264.7细胞吞噬红细胞的能力显著增强。进一步，研究人员引入ATAT1敲除小鼠，并将标记DIO-GFP的红细胞注入纹状体模拟脑出血，发现ATAT1敲除组血肿周围GFP阳性的小胶质细胞/巨噬细胞比例显著增高。此外，ATAT1敲除组血肿吸收速度显著加快，且血肿周围促炎因子降低、抑炎因子升高。最后，研究人员观察到ATAT1敲除组血肿周围神经元凋亡减少，ATAT1敲除组小鼠的运动功能也显著改善。

综上所述，该研究为增强脑出血后小胶质细胞/巨噬细胞吞噬红细胞能力提供了新的见解和干预靶点。接下来，需要进一步研究如何特异性干预小胶质细胞/巨噬细胞的微管，并探索可能的临床转化药物。

参考文献：

[1]Xia F, Keep RF, Ye F, et al. The fate of erythrocytes after cerebral hemorrhage. Transl Stroke Res. 2022;13:655-664.

[2]Liu J, Zhu Z, Leung GK. Erythrophagocytosis by microglia/macrophage in intracerebral hemorrhage: from mechanisms to translation. Front Cell Neurosci. 2022;16:818602.

[3]Yang SS, Lin L, Liu Y, et al. High morphologic plasticity of microglia/macrophages following experimental intracerebral hemorrhage in rats. Int J Mol Sci. 2016;17:1181.