低密度脂蛋白受体过表达抑制缺血性脑卒中星形胶质细胞的神经毒性极化

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01263

摘要/Abstract

摘要：

靶向神经毒性星形胶质细胞是减轻脑缺血再灌注损伤的一种很有前景的治疗方法。低密度脂蛋白受体是一种典型的胆固醇调节受体，已被证实能抑制脑缺血再灌注损伤后神经元中NLRP3炎性体的激活，并抑制阿尔茨海默病中小胶质细胞和星形胶质细胞的激活。然而，低密度脂蛋白受体是否可在缺血性脑卒中模型中调控星形细胞极化表型尚不明确。实验旨在探讨低密度脂蛋白受体在缺血性脑卒中模型中调控星形胶质细胞极化的作用和机制。首先，免疫荧光染色和 Western 印迹检测发现，脑缺血再灌注和氧糖剥夺复氧条件下低密度脂蛋白受体在星形胶质细胞中的表达显著下调。其次，用星形胶质细胞特异性腺相关病毒（AAV-GFAP-LDLR）诱导星形胶质细胞特异性过表达低密度脂蛋白受体，可改善脑缺血再灌注小鼠神经功能，并将神经毒性星形胶质细胞逆转为神经保护表型。最后，实验发现过表达低密度脂蛋白受体可抑制氧糖剥夺复氧损伤星形胶质细胞中 NLRP3 炎性体的活化，加入 NLRP3 激动剂尼格列汀可恢复星形胶质细胞的神经毒性表型。因此，在星形胶质细胞中过表达低密度脂蛋白受体可抑制神经毒性型星形胶质细胞相关神经损伤，其可能在未来缺血性脑卒中再灌注损伤的治疗中发挥重要作用。

https://orcid.org/0009-0003-8630-2586 (Hongdong Zhao); https://orcid.org/0000-0001-8271-1487 (Ye Hong)

Abstract: Neurotoxic astrocytes are a promising therapeutic target for the attenuation of cerebral ischemia/reperfusion injury. Low-density lipoprotein receptor, a classic cholesterol regulatory receptor, has been found to inhibit NLR family pyrin domain containing protein 3 (NLRP3) inflammasome activation in neurons following ischemic stroke and to suppress the activation of microglia and astrocytes in individuals with Alzheimer’s disease. However, little is known about the effects of low-density lipoprotein receptor on astrocytic activation in ischemic stroke. To address this issue in the present study, we examined the mechanisms by which low-density lipoprotein receptor regulates astrocytic polarization in ischemic stroke models. First, we examined low-density lipoprotein receptor expression in astrocytes via immunofluorescence staining and western blotting analysis. We observed significant downregulation of low-density lipoprotein receptor following middle cerebral artery occlusion reperfusion and oxygen–glucose deprivation/reoxygenation. Second, we induced the astrocyte-specific overexpression of low-density lipoprotein receptor using astrocyte-specific adeno-associated virus. Low-density lipoprotein receptor overexpression in astrocytes improved neurological outcomes in middle cerebral artery occlusion mice and reversed neurotoxic astrocytes to create a neuroprotective phenotype. Finally, we found that the overexpression of low-density lipoprotein receptor inhibited NLRP3 inflammasome activation in oxygen–glucose deprivation/reoxygenation injured astrocytes and that the addition of nigericin, an NLRP3 agonist, restored the neurotoxic astrocyte phenotype. These findings suggest that low-density lipoprotein receptor could inhibit the NLRP3-meidiated neurotoxic polarization of astrocytes and that increasing low-density lipoprotein receptor in astrocytes might represent a novel strategy for treating cerebral ischemic stroke.

Key words: inflammation, ischemia/reperfusion injury, ischemic stroke, low-density lipoprotein receptor, neuroprotective astrocytes, neurotoxic astrocytes, NLRP3 inflammasome, polarization

. 低密度脂蛋白受体过表达抑制缺血性脑卒中星形胶质细胞的神经毒性极化[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2025, 20(2): 491-502.

Shuai Feng, Juanji Li, Tingting Liu, Shiqi Huang, Xiangliang Chen, Shen Liu, Junshan Zhou, Hongdong Zhao, Ye Hong. Overexpression of low-density lipoprotein receptor prevents neurotoxic polarization of astrocytes via inhibiting NLRP3 inflammasome activation in experimental ischemic stroke[J]. Neural Regeneration Research, 2025, 20(2): 491-502.

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。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

NRR杂志被国际重要数据库收录

科学引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI）

美国国立医学图书馆（PubMed）

美国国立医学图书馆开放获取全文数据库（PubMed Central, PMC）

美国生物学文摘数据库（BIOSIS previews, BP）

美国《化学文摘》（Chemical Abstracts, CA）

Scopus荷兰《医学文摘库/医学文摘》（Excerpta Medica, EM）

波兰《哥伯尼索引》（Index of Copurnicus, IC）

OvidSP平台数据库

中国科学引文数据库（CSCD）

中国科技期刊数据库-统计源期刊（CSTPCD）

编委会

主编Editor-in-Chief

苏国辉院士（Kwok-fai So, Chair Professor and Head, Jessie Ho Professor in Neuroscience, Department of Anatomy, The University of Hong Kong）。

联系方式：Email: szb@nrren.org 电话：+86 138 0499 8773

编委会成员

期刊编委队伍由国际神经再生领域著名学者、中国科学院院士、香港大学苏国辉教授领导的由100多位国际神经再生优秀专家组成。共同致力于创办一本发表神经再生领域专业学术研究经同行严格评审的优秀学术期刊。

在线投稿平台

作者可以通过www.nrronline.org在线投稿。

所有的稿件都将通过该系统提交至NRR杂志电子投稿出版管理系统。

作者有不明确的问题，请访问szb@nrren.org或咨询+86 138 0499 8773。

投稿后，当论文已处于审稿或等待审稿状态时，2个月内请勿将稿件再投至他刊。

初次投稿：

投稿信:

应说明文章未一稿多投，全部作者是否对所投稿件内容知情同意，推荐2-3位小同行审稿人。

作者协议：

投稿时请注意作者协议，如同意后可继续完成投稿，投稿成功后作者已与杂志签定了文章的相关版权。

投稿后的同行评议

期刊投稿平台应用国际最大的投稿平台Editorial Manager，投到本刊的每篇稿件都要经过3-4位小同行审稿人评审，审稿方法为国际学科小同行组成双盲审稿。所有发表在杂志的文章都将经过严格的双盲同行层层评议，审稿中注重科学性、伦理学和文章真实性的严格审查。期刊将在投稿后4周内通知作者评审意见。

根据评审意见，编辑部决定稿件返修，再审，被接受或退稿。稿件被接受后，作者可经投稿平台以通讯作者账号随时查询稿件的出版进程。

材料方法

讨论

特邀稿件

对特邀综述稿件的要求：

（1）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（2）全文不超过6000个单词，包括摘要，不包括参考文献，图和表格，出版后8-10个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

摘要：非结构式， 250单词。

引言：

主体内容：

总结：

作者贡献：

利益冲突：

参考文献：采用 Journal of Neuroscience格式。

特邀述评类文章：观点、点评、研究亮点、给编辑的信等。

特邀观点栏目文章要求：

（1）观点文章为作者对神经再生领域某一热点问题的评论，有作者鲜明的观点和作者本人

对此科研过程的认识和总结。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

特邀点评与研究亮点栏目文章要求：

（1）点评文章为点评在本刊发表的文章，研究亮点文章为点评国际优秀杂志近期或在线提前发表的前沿性的优秀文章。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

给编辑的信栏目文章要求：

（1）给编辑的信文章为读者对本刊已发表文章的来信反馈。

（2）全文1000- 2000单词，不包括参考文献，文章不需要摘要、图和表格，出版后1个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

文章快阅

延伸阅读

NRR:南京市第一医院赵红东和洪叶团队揭示低密度脂蛋白受体在缺血再灌注损伤中对星形胶质细胞的调控作用

撰写：冯帅，李娟姬，洪叶，赵红东

星形胶质细胞是大脑中的优势细胞群，数量是神经元5倍以上，是包括缺血性脑卒中在内的多种神经系统疾病治疗药物开发的重要靶点。活化的星形胶质细胞可分为表型功能有显著差异的两极：神经毒性型（或A1型）和神经保护型（A2）型[1]。神经毒性型星形胶质细胞可释放多种促炎因子及神经毒性物质，损伤神经元及少突胶质细胞；神经保护型星形胶质细胞释放多种抗炎介质和神经营养因子，促进中枢神经系统的修复和恢复[2]。两种表型的星形胶质细胞在缺血性脑卒中模型中均被报道，选择性地保持星形胶质细胞的神经保护表型，同时防止神经毒性极化，为制定新的基于星形胶质细胞的缺血性卒中治疗策略提供了方向[3]。然而，星形胶质细胞极化的调节机制仍有待进一步探索。既往研究证实在小胶质细胞中，过表达低密度脂蛋白受体（LDLR）可抑制小胶质细胞的激活，从而改善阿尔茨海默病动物模型中的tau病理和神经退行性变[4]。然而，LDLR是否可在缺血性脑卒中模型中调控星形细胞极化表型尚不明确。

南京市第一医院赵红东和洪叶团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）2025年第2期上发表了研究论文。通过研究，作者发现，在星形胶质细胞中过表达LDLR可显著抑制缺血性脑卒中再灌注后神经损伤，并能促进激活的星形胶质细胞更多的向神经保护表型转化，同时减少神经元的凋亡。进一步研究证实，LDLR的这些作用可能是通过抑制下游的NLRP3炎性小体激活通路来实现的。该文带来的启示：在星形胶质细胞中过表达LDLR可抑制神经毒性型星形胶质细胞相关神经损伤，其可能在未来缺血性脑卒中再灌注损伤的治疗中发挥重要作用。冯帅和李娟姬为论文共同第一作者，赵红东教授和洪叶博士为论文通讯作者。

缺血性脑卒中再灌注损伤后，激活的星形胶质细胞呈现神经保护表型向神经毒性表型极化，但LDLR在星形胶质细胞中的表达变化尚不明确。因此，实验室首先观察了缺血再灌注不同时间点星形胶质细胞中LDLR表达水平，结果发现随着缺血再灌注时间延长，LDLR表达量显著下降（图1）。既往有研究在神经元及小胶质细胞中过表达LDLR，探索其对缺血性脑卒中、阿尔兹海默等神经系统疾病的作用，但尚无研究在星形胶质细胞中过表达LDLR。实验室特异性地在星形胶质细胞中过表达LDLR后，发现脑梗死体积下降，神经功能得以提升（图2）。过表达LDLR的星形胶质细胞在缺血再灌注后表现为神经保护表型，可减少缺血再神经元死亡及凋亡（图3）。以往研究提示LDLR有减轻炎性小体NLRP3激活的作用，此次研究结果与之相符。缺血再灌注损伤激活的NLRP3炎性小体被LDLR过表达抑制（图4）。这些结果表明，LDLR可通过抑制NLRP3炎性小体激活，减少神经毒性型星形胶质细胞激活和脑缺血再灌注损伤。

图1 缺血再灌注损伤后星形细胞LDLR表达降低。（图源：Feng S, et al., Neural Regen Res, 2025）

图2 在星形胶质细胞中过表达LDLR可减轻脑缺血再灌注损伤，减少脑梗死体积及神经功能损害。（图源：Feng S, et al., Neural Regen Res, 2025）

图3 过表达LDLR可抑制脑缺血再灌注和氧糖剥夺复氧（OGD/R）损伤后星形胶质细胞的神经毒性极化。（图源：Feng S, et al., Neural Regen Res, 2025）

图4 过表达LDLR可减轻OGD/R后星形胶质细胞NLRP3炎性体激活和神经毒性作用。（图源：Feng S, et al., Neural Regen Res, 2023）

综上所述，LDLR可以抑制NLRP3炎症小体的激活，从而抑制缺血性脑卒中时星形胶质细胞的神经毒性极化，从而减轻缺血性脑卒中后的神经功能缺损。此项研究结果将为对脑缺血再灌注后继发神经损伤的治疗策略开发提供理论基础。当然该研究也存在一定的局限性。首先，该研究考虑雌激素对缺血性脑卒中病理过程的作用，只选用了年轻的雄性小鼠进行实验，而临床中更多的老年男性缺血性卒中的患者，且女性随着年龄增大、激素水平变化，也会不同比例发生缺血性脑卒中[5]。未来的研究应考虑使用雄性及雌性老龄小鼠进行实验。此外，该研究未进一步探索验证LDLR调控NLPR3炎性小体的可能机制，有研究提示LDLR的NPvY元件可与胞质中Shc蛋白相互作用，介导少突胶质细胞的信号转导[6]。Shc可通过激活AMPK来增强自噬，而AMPK激活的自噬已被证明可以抑制NLRP3炎性体的激活[7]。因此，LDLR可能通过NPvY元件与Shc相互作用激活AMPK自噬信号通路，抑制NLRP3炎性体，从而实现脑缺血后星形细胞表型的调控。但相关假设需要进一步研究证实。

原文链接：https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-23-01263

参考文献

[1] Fan YY, Huo J. A1/A2 astrocytes in central nervous system injuries and diseases: Angels or devils? Neurochem Int. 2021;148:105080.

[2] Zamanian JL, Xu L, Foo LC, et al. Genomic analysis of reactive astrogliosis. J Neurosci. 2012;32:6391-6410.

[3] Abeysinghe HC, Phillips EL, Chin-Cheng H, et al. Modulating astrocyte transition after stroke to promote brain rescue and functional recovery: emerging targets include Rho kinase. Int J Mol Sci. 2016;17:288.

[4] Shi Y, Andhey PS, Ising C, et al. Overexpressing low-density lipoprotein receptor reduces tau-associated neurodegeneration in relation to apoE-linked mechanisms. Neuron. 2021;109:2413-2426. e2417.

[5] Koellhoffer EC, McCullough LD. The effects of estrogen in ischemic stroke. Transl Stroke Res. 2013;4:390-401.

[6] Xie Y, Zhang X, Xu P, et al. Aberrant oligodendroglial LDL receptor orchestrates demyelination in chronic cerebral ischemia. J Clin Invest. 2021;131:e128114.

[7] Anna O, Valentina C, Chiara C, et al. The pro-oxidant adaptor p66SHC promotes B cell mitophagy by disrupting mitochondrial integrity and recruiting LC3-II. Autophagy. 2018;14:2117-2138.

[8] Soliman MA, Rahman AMA, Lamming DA, et al. The adaptor protein p66Shc inhibits mTOR-dependent anabolic metabolism. Sci Signal. 2011;7:ra17.