文獻解讀：LRP1調控ARF1 K73乳酸化修飾影響星形膠質細胞線粒體外排
腦缺血性中風是一種嚴重的神經系統疾病，一旦腦部血液供應中斷則會導致神經元損傷和功能障礙。當前，高血壓、肥胖和糖尿病等危險因素不斷增加，再加上人口老齡化，使得缺血性中風對社會的負擔持續增加。
在此背景下，中樞神經系統中星形膠質細胞 - 神經元細胞間的線粒體傳遞值得被關注。因為它對于維持神經元細胞的有氧呼吸和能量供給具有重要的意義，并且靶向線粒體轉移的干預手段在疾病的預防與治療中展現出了較好的應用潛力。因此，關于星形膠質細胞如何通過調節線粒體轉移來減輕腦缺血性中風的機制亟待進一步探索與挖掘。
2024年6月14日西南醫科大學附屬醫院神經外科江涌教授聯合四川大學華西醫院李濤教授和中國科學技術大學曹洋教授在國際知名學術期刊《細胞代謝》（Cell Metabolism，IF: 27.7，五年平均IF: 31.2）上發表了題為Astrocytic LRP1 enables mitochondria transfer to neurons and mitigates brain ischemic stroke by suppressing ARF1 lactylation 的最新研究成果。文章系統解析了低密度脂蛋白相關受體蛋白1（LRP1）對星形膠質細胞線粒體轉運的重要調控作用，首次揭示了LRP1通過調節細胞代謝影響ARF1乳酸化修飾，進而調控星形膠質細胞-神經元細胞間線粒體轉移的作用機制。
進一步探究LRP1調控星形膠質細胞線粒體外排新機制，梳理出既往文獻報道，LRP1參與調控中樞神經系統的代謝穩態。為了明確LRP1對星形膠質細胞代謝的影響，研究成員通過代謝組學聯合13C同位素標記方式證實，LRP1參與調控星形膠質細胞的葡萄糖攝取進而影響乳酸的生成。并進一步證實LRP1調控的乳酸代謝影響星形膠質細胞的線粒體外排過程。團隊通過免疫共沉淀和乳酸化修飾點抗體證實ARF1 Kla73在LRP1缺失后發生了顯著改變，并進一步通過點突變的干預方式明確ARF1 K73的乳酸化修飾參與調控了星形膠質細胞線粒體外排。接下來團隊又通過動物模型，注射AAV干預LRP1的表達并過表達ARF1乳酸化修飾突變體，驗證出小鼠腦脊液中星形膠質細胞來源的線粒體數量下降。
接下來，團隊通過建立腦缺血動物模型（大腦中動脈閉塞MCAO，線栓法），驗證LRP1誘導的線粒體轉移是否能保護腦缺血損傷。團隊借助7.0T 磁共振、行為學評估和共聚焦顯微鏡證實了LRP1-ARF1 Kla73軸在調控星形膠質細胞線粒體轉運中的重要作用。最后，團隊通過腦卒中患者臨床樣本進一步驗證了其研究發現。
綜上，該研究揭示了星形膠質細胞通過 LRP1 - ARF1 軸調節線粒體轉移來減輕腦缺血性中風的新機制，為腦缺血性中風的治療提供了新的靶點。為未來進一步探索 LRP1 調節 ARF1 乳酰化的具體分子機制，以及如何將這一發現轉化為臨床治療策略提供了方向。
研究方法亮點
這項工作通過研究星形膠質細胞（Astrocyte）中的相關分子（LRP1），深入探索其在促進線粒體向神經元轉移過程中的作用，為理解腦缺血性中風的細胞層面機制提供新視角。對分子機制進行了深入的挖掘，研究關注于 ARF1乳酸化的抑制作用，揭示了一種新的分子調控途徑在腦缺血性中風中的作用。并且通過構建腦缺血性中風的動物模型，在體內環境下驗證了所提出的機制和相關分子的作用，增強了研究結果的臨床相關性和可靠性。在該研究中，研究人員采用了瑞沃德生產的單細胞懸液制備儀、激光散斑血流成像系統、MCAO線栓緩釋泵與顱內滯留針，為實驗的順利開展提供了支持。此外，瑞沃德還可提供的該研究所涉及的原代細胞提取、動物手術造模、動物給采樣以及動物活體成像等實驗技術的完整解決方案。截止目前，瑞沃德產品及服務覆蓋海內外 100 多個國家和地區，客戶涵蓋全球2500+醫院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發表SCI文章14500+，獲得行業廣泛認可。
在此背景下，中樞神經系統中星形膠質細胞 - 神經元細胞間的線粒體傳遞值得被關注。因為它對于維持神經元細胞的有氧呼吸和能量供給具有重要的意義，并且靶向線粒體轉移的干預手段在疾病的預防與治療中展現出了較好的應用潛力。因此，關于星形膠質細胞如何通過調節線粒體轉移來減輕腦缺血性中風的機制亟待進一步探索與挖掘。
2024年6月14日西南醫科大學附屬醫院神經外科江涌教授聯合四川大學華西醫院李濤教授和中國科學技術大學曹洋教授在國際知名學術期刊《細胞代謝》（Cell Metabolism，IF: 27.7，五年平均IF: 31.2）上發表了題為Astrocytic LRP1 enables mitochondria transfer to neurons and mitigates brain ischemic stroke by suppressing ARF1 lactylation 的最新研究成果。文章系統解析了低密度脂蛋白相關受體蛋白1（LRP1）對星形膠質細胞線粒體轉運的重要調控作用，首次揭示了LRP1通過調節細胞代謝影響ARF1乳酸化修飾，進而調控星形膠質細胞-神經元細胞間線粒體轉移的作用機制。
既往文獻報道LRP1參與神經系統的穩態調控，在臨床前研究有一定的結果。為了探究LRP1對星形膠質細胞線粒體轉運的重要調控作用，江涌教授團隊借助慢病毒轉染構建了LRP1敲減的星形膠質細胞原代細胞和細胞系，通過離心收集細胞培養基中的線粒體，證實LRP1缺失后培養基中的線粒體數量明顯減少，但其功能并未受到顯著影響。進一步的氧-糖剝奪（OGD）實驗證實，LRP1介導的線粒體外排在星形膠質細胞保護神經元免受損傷過程中發揮重要作用。團隊進一步發現LRP1的缺失并不影響既往已報道的機制通路，說明LRP1調控星形膠質細胞線粒體外排的過程可能存在新的機制。
圖1：敲低星形膠質細胞LRP1基因抑制其線粒體轉移
進一步探究LRP1調控星形膠質細胞線粒體外排新機制，梳理出既往文獻報道，LRP1參與調控中樞神經系統的代謝穩態。為了明確LRP1對星形膠質細胞代謝的影響，研究成員通過代謝組學聯合13C同位素標記方式證實，LRP1參與調控星形膠質細胞的葡萄糖攝取進而影響乳酸的生成。并進一步證實LRP1調控的乳酸代謝影響星形膠質細胞的線粒體外排過程。團隊通過免疫共沉淀和乳酸化修飾點抗體證實ARF1 Kla73在LRP1缺失后發生了顯著改變，并進一步通過點突變的干預方式明確ARF1 K73的乳酸化修飾參與調控了星形膠質細胞線粒體外排。接下來團隊又通過動物模型，注射AAV干預LRP1的表達并過表達ARF1乳酸化修飾突變體，驗證出小鼠腦脊液中星形膠質細胞來源的線粒體數量下降。
圖2：ARF1-Kla 73點突變驗證乳酸化修飾參與調控
接下來，團隊通過建立腦缺血動物模型（大腦中動脈閉塞MCAO，線栓法），驗證LRP1誘導的線粒體轉移是否能保護腦缺血損傷。團隊借助7.0T 磁共振、行為學評估和共聚焦顯微鏡證實了LRP1-ARF1 Kla73軸在調控星形膠質細胞線粒體轉運中的重要作用。最后，團隊通過腦卒中患者臨床樣本進一步驗證了其研究發現。
圖3：大腦中動脈閉塞（MCAO）造模及持續給藥
（作者用到瑞沃德MCAO線栓、激光散斑血流成像系統及緩釋泵，分別用來構建MCAO模型、監測腦血流變化與持續給藥）綜上，該研究揭示了星形膠質細胞通過 LRP1 - ARF1 軸調節線粒體轉移來減輕腦缺血性中風的新機制，為腦缺血性中風的治療提供了新的靶點。為未來進一步探索 LRP1 調節 ARF1 乳酰化的具體分子機制，以及如何將這一發現轉化為臨床治療策略提供了方向。
研究方法亮點
這項工作通過研究星形膠質細胞（Astrocyte）中的相關分子（LRP1），深入探索其在促進線粒體向神經元轉移過程中的作用，為理解腦缺血性中風的細胞層面機制提供新視角。對分子機制進行了深入的挖掘，研究關注于 ARF1乳酸化的抑制作用，揭示了一種新的分子調控途徑在腦缺血性中風中的作用。并且通過構建腦缺血性中風的動物模型，在體內環境下驗證了所提出的機制和相關分子的作用，增強了研究結果的臨床相關性和可靠性。在該研究中，研究人員采用了瑞沃德生產的單細胞懸液制備儀、激光散斑血流成像系統、MCAO線栓緩釋泵與顱內滯留針，為實驗的順利開展提供了支持。此外，瑞沃德還可提供的該研究所涉及的原代細胞提取、動物手術造模、動物給采樣以及動物活體成像等實驗技術的完整解決方案。截止目前，瑞沃德產品及服務覆蓋海內外 100 多個國家和地區，客戶涵蓋全球2500+醫院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發表SCI文章14500+，獲得行業廣泛認可。
Copyright(C) 1998-2025 生物器材網 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com