2026年5月13日,由日本東京科學大學Takashi Shichita教授研究團隊,在國際頂尖期刊Nature在線發表題為:Sustaining microglial reparative function enhances stroke recovery的論文。研究發現,中風后急性期修復型小膠質細胞并未消失,而是28天后轉為失能型小膠質細胞;利用反義寡核苷酸靶向轉錄因子ZFP384可重啟其修復功能,促進中風長期恢復。
該研究利用胰島素樣生長因子1-增強型綠色熒光蛋白(Igf1-eGFP)報告基因小鼠First證明修復型小膠質細胞失能而非消失,解釋恢復停滯機制;確認轉錄因子ZFP384 是慢性期神經修復的全新靶點;打破中風病程恢復 “黃金期" 限制,慢性期(數月后)仍可干預,使得治療窗口延長;反義寡核苷酸(ASO) 技術成熟,安全性高,有望成為中風長期康復的First免疫修復療法,臨床價值可期。

論文截圖
腦損傷(尤以腦卒中,也就是俗稱的中風)是造成重度殘疾的主要原因,也是全球范圍內縮短人群健康預期壽命的重要因素。腦卒中會誘發急性炎癥反應與腦水腫,進一步惡化患者預后,因此目前相關研究多聚焦于急性期治療與疾病預防。
患者度過急性期后,腦部炎癥通常在發病約一周后逐步消退,機體自身的腦修復機制開始發揮作用,改善神經功能缺損。康復訓練是目前促進損傷修復、改善功能預后的常用手段,但尚無專門用于增強修復進程的治療藥物。
無論是腦卒中患者還是模型動物,腦部的自發性修復作用一般會在損傷后數月內逐漸消失,而導致腦細胞修復功能衰退的細胞及分子機制仍未闡明。若腦部修復不夠,殘留的神經功能缺損會演變為后遺癥,對患者造成終身影響。因此,亟需挖掘可延長腦細胞修復能力的治療靶點,以實現腦部功能的持續性恢復。
小膠質細胞在腦損傷后的修復進程中發揮關鍵作用。現有研究證實,腦髓系細胞具有高度異質性,這類細胞不僅是維持大腦穩態的核心組分,還能快速響應腦部各類應激刺激。腦卒中這類重度腦損傷會激活髓系細胞,誘發炎癥并加劇腦組織損傷;而進入修復階段、炎癥消退后,髓系細胞的功能會發生轉變,轉而發揮修復作用。
胰島素樣生長因子1(IGF1)是修復型髓系細胞分泌的典型神經營養因子,可促進軸突生長與突觸形成。缺血性腦卒中發病數日后,若清除體內髓系細胞,會導致 IGF1 分泌減少,神經元損傷進一步加重。表達IGF1的小膠質細胞還可分泌骨橋蛋白(SPP1)、神經因子(NENF)、生長分化因子、成纖維細胞生長因子等多種修復因子,上述因子均對神經元修復至關重要。因此,小膠質細胞、巨噬細胞及中性粒細胞在腦損傷后神經元修復中的作用,已成為腦部疾病潛力的治療研究方向。
迄今為止,修復型腦細胞的細胞命運尚不明確。髓系細胞修復功能衰退后,可能通過凋亡或遷出受損腦組織而消失;也可能留存于損傷區域,轉化為功能耗竭型或記憶樣髓系細胞,其基因表達譜與穩態髓系細胞趨于一致。如今,全基因組表達分析、寡核苷酸療法等前沿實驗與臨床技術,為探究及調控小膠質細胞功能提供了條件。在各類腦細胞中,小膠質細胞對治療性反義寡核苷酸(ASO)具備強的內化能力。
本研究發現,腦卒中后,修復型髓系細胞并未消失,而是轉變為功能耗竭細胞滯留于腦組織內,喪失修復能力。ZFP384表達上調會抑制修復相關基因的表達;髓系細胞特異性敲除Zfp384,或是向腦室內注射靶向Zfp384的反義寡核苷酸,均可長期維持髓系細胞的多重神經修復功能,有效促進腦卒中后的功能恢復。

機制通路:缺血性中風 → 急性期促炎 → 亞急性期(7天)修復型小膠質細胞(YY1 激活修復基因) → 慢性期(28 天)TGF-β↑ → ZFP384↑ → 抑制 YY1 → 修復基因關閉 → 小膠質細胞失能 → 恢復停滯
ZFP384(亦稱作CIZ 或 NMP4,人源叫 ZNF384)是一種在多種生物學過程中起關鍵作用的轉錄調控因子。它屬于C2H2型鋅指蛋白家族,能夠結合特定DNA序列從而調控下游基因的表達。ZFP384在骨代謝、炎癥、腫瘤發生等多個生理病理過程中發揮重要作用。YY1:全稱:Yin Yang 1(陰陽因子 1),正式全稱寫作:YY1 transcription factor(YY1 轉錄因子)。YY1 是一種廣泛存在的多能轉錄因子,其功能發揮高度依賴核基質。其為GLI?Kruppel 類鋅指蛋白,兼具轉錄激活與抑制雙重功能,故得名 “陰陽"。ZFP384 雖然在序列上與 YY1 差異較大,但在功能上與核基質存在直接的對抗與調控關系。ZFP384 的表達會破壞 YY1 在核基質上搭建的修復性轉錄結構,導致原本應該促進大腦修復的基因無法表達。簡而言之,ZFP384 是導致 YY1 在核基質上的“組織工作"失效的抑制劑。
為明確修復型髓系細胞的命運,本研究首先利用Igf1-eGFP 轉基因小鼠分析缺血性腦卒中修復階段的基因表達特征。該品系小鼠將增強型綠色熒光蛋白(eGFP)報告基因置于Igf1基因的啟動子 / 增強子區域下游,而Igf1是修復型髓系細胞的經典標志物。小鼠體內表達 IGF1 的細胞會同步發出綠色熒光。結合流式、熒光顯微鏡、免疫熒光,定量分析 IGF1 表達水平,,就可以直觀觀察修復型細胞的定位、數量、形態及動態變化;最終達到體內外 / 原位示蹤 IGF1 陽性細胞(即為中風小鼠模型的修復型小膠質細胞 / 髓系細胞)。
缺血損傷后第 6 天,研究者在患側缺血半腦的CD45^int CD11b^int 細胞群中檢測到 eGFP 陽性細胞,而對側正常半腦內未發現該類細胞(圖 1a)。腦卒中發病第 6 天,梗死周邊區域絕大多數 eGFP 陽性細胞均表達 IBA1。于發病第 11 天清除Igf1陽性細胞后,小鼠腦卒中后的恢復進程受到明顯阻礙,證實Igf1陽性髓系細胞在缺血性腦卒中修復階段發揮重要作用。
對損傷后第 6 天腦組織中的Igf1陽性 CD45^int CD11b^int 細胞開展轉錄組測序(RNA-seq),最終篩選出391 個修復階段相關基因,其中包含Spp1、Nenf、Gdf15等已被證實參與神經修復的神經營養因子編碼基因(圖 1b)。功能富集分析顯示,這 391 個修復相關基因主要富集于血管生成、神經元突起發育及神經系統發育相關通路(圖 1c)。
CD45^int CD11b^int 細胞是Igf1的主要表達細胞;該類細胞數量在腦卒中發病第 14 天達到峰值,隨后逐漸減少(圖 1d)。與之對應,上述 391 個修復相關基因的表達水平在發病第 28 天回落至接近基線水平(圖 1e),說明 CD45^int CD11b^int 細胞在發病第 28 天左右喪失修復功能。
為標記這類功能耗竭的細胞,本研究利用CreER 系統,對腦卒中發病第 6 天已表達Igf1的修復型細胞進行譜系示蹤(圖 1f)。結果發現,原本表達Igf1、后續喪失該基因表達的細胞,仍留存于損傷后第 28 天的梗死周邊區域(圖 1g),且這類功能耗竭細胞的數量自發病第 14 天起持續增多(圖 1h)。
通過單細胞轉錄組測序(scRNA-seq)對發病第 14 天的 CD45^int CD11b^int 細胞分群,共得到 5 個細胞亞群(CD45^int CD11b^int 1–5 群),各亞群均表達修復階段特征基因(圖 1i)。Igf1-CreER介導的 tdTomato 紅色熒光信號在所有亞群中均有分布(圖 1j)。對 tdTomato 陽性細胞進行轉錄軌跡分析證實,具備修復特征的細胞最終轉變為功能耗竭細胞(圖 1k)。
盡管從整體基因表達譜來看,這類功能耗竭細胞與假手術組小鼠的 CD45^int CD11b^int 細胞無明顯差異(圖 1i–k),但二者在常染色質區域存在特征區別(圖 1l)。綜上可知,修復型 CD45^int CD11b^int 細胞在停止表達修復相關基因后并未消失,而是長期滯留于腦卒中損傷區域,提示存在特定分子機制介導該類細胞修復功能的衰退。

圖1.喪失修復相關基因表達的CD45^int CD11b^int細胞仍留存于腦卒中損傷后的腦組織內。
為篩選可抑制修復階段相關基因表達的關鍵轉錄調控因子,本研究利用轉座酶可及染色質測序(ATAC-seq),分析 CD45^int CD11b^int細胞染色質表觀修飾狀態的時序變化。結果發現,腦卒中發病后第 14 天至 28 天,細胞中出現了特征性常染色質區域(圖 2a)。
對上述常染色質區域開展轉錄因子基序富集分析,篩選出該時間段內在 CD45^int CD11b^int細胞中發揮作用的候選轉錄因子(圖 2b)。研究同時發現,腦卒中后第 6 天的 CD45^int CD11b^int細胞,與持續表達Igf1的小膠質細胞系相比,二者Igf1基因位點周邊的開放染色質區域特征相近。
隨后,研究者在該小膠質細胞系中通過慢病毒載體過表達各候選轉錄因子,最終鑒定出Zfp384是終止細胞修復功能的關鍵因子,該蛋白可顯著下調Igf1的表達(圖 2c)。Zfp384與Igf1的表達水平呈負相關,且 ZFP384 的 DNA 結合能力是其抑制Igf1表達的必要條件。
腦卒中發病后第 6 天,CD45^int CD11b^int細胞內Zfp384表達略有下降,此后持續升高并直至第 28 天(圖 2d),這一變化趨勢與修復相關基因的時序表達特征恰好相反(圖 1e)。單細胞轉錄組測序結果也證實,不表達修復相關基因的細胞亞群中Zfp384表達水平更高(圖 2e);且在發病第 14 天的各 CCD45^int CD11b^int細胞亞群內,Zfp384表達量與修復相關基因表達量呈負相關(圖 2f)。
缺血性腦卒中發生后,CD45^int CD11b^int髓系細胞包含腦內固有小膠質細胞與外周浸潤的造血源性巨噬細胞,兩類細胞均表達Cx3cr1;同時缺血損傷后,CD45^int CD11b^int細胞中小膠質細胞特異性標志物Hexb、Sall1的表達顯著降低。基于此,本研究構建Cx3cr1-CreER 介導的 Zfp384 條件性敲除小鼠,用以探究 ZFP384 在小膠質細胞和巨噬細胞中的功能。
在腦卒中發病第 7 天給予4 - 羥基他莫昔芬(4-OHT) 誘導處理,至發病第 28 天時,在 IBA1 陽性細胞中已檢測不到 ZFP384 蛋白表達(圖 2g)。對 CD45^int CD11b^int細胞進行單細胞轉錄組測序分析顯示,Cx3cr1-CreER; Zfp384^flox/flox(Zfp384 條件性敲除) 小鼠體內,修復階段相關基因的表達出現明顯上調。
與Zfp384^flox/flox對照組小鼠相比,Zfp384條件性敲除(cKO)小鼠體內修復相關基因的表達水平顯著升高(圖 2h)。對這些上調基因進行功能富集分析發現,其主要參與神經元突起形成、血管及神經系統發育等生物學過程(圖 2i)。
腦卒中發病后第 14 天,兩組小鼠的 CD45^int CD11b^int細胞均高表達修復階段相關基因;但該表達特征僅在Zfp384條件性敲除小鼠中得以長期維持,對照組小鼠則逐漸消失(圖 2j)。與之相符,相較于Zfp384^flox/flox小鼠,Zfp384條件性敲除小鼠的遠期神經功能缺損得到明顯改善(圖 2k)。
兩組小鼠的梗死體積、生理指標、腦血流量及生存率均無顯著差異。上述結果表明,靶向 ZFP384 具備成為腦卒中康復治療靶點的潛力。

圖2.ZFP384 可抑制 CD45^int CD11b^int細胞中修復階段相關基因的表達。
研究團隊隨后設計了多種鎖核酸(LNA)修飾、靶向Zfp384信使 RNA 的反義寡核苷酸,篩選發現ASO-2(下文統稱 ASO-Zfp384)可顯著下調Zfp384的表達。
將該反義寡核苷酸偶聯 Cy3 熒光染料,并在腦缺血損傷后經腦室內給藥,結果顯示其可被 CD45^int CD11b^int 細胞大量攝取(圖 3a)。與對照反義寡核苷酸相比,ASO-Zfp384 能明顯抑制缺血性腦卒中后 CD45^int CD11b^int細胞內Zfp384信使 RNA 的表達(圖 3b)。
在腦卒中發病第 8 天給予 ASO-Zfp384 干預,可顯著改善小鼠遠期神經功能缺損(圖 3c)。給藥組與對照組小鼠的腦梗死體積、腦血流量及生存率均無明顯差異。該藥物在老年小鼠模型中也展現出相近的治療效果。
ASO-Zfp384 可上調修復階段相關基因的表達(圖 3d),并使發病第 28 天表達修復相關基因的 CD45^int CD11b^int細胞占比顯著提升(圖 3e)。該藥物對 CD45^hi CD11b^hi細胞群無明顯作用;且在Zfp384條件性敲除小鼠中,ASO-Zfp384 無法進一步改善遠期神經功能缺損(圖 3f)。以上結果證實,ASO-Zfp384 主要通過作用于 CD45^int CD11b^int細胞發揮治療效果。
此外,即便在腦卒中發病第 29 天(慢性期)給藥,ASO-Zfp384 仍能有效改善神經功能缺損(圖 3g)。發病第 29 天給予藥物干預后,Grn、Lgals9等修復相關基因的表達得以維持(圖 3h),至發病第 56 天時,具備修復功能的 CD45^int CD11b^int細胞比例也明顯上升(圖 3i)。
綜上,靶向Zfp384的反義寡核苷酸可延長 CD45^int CD11b^int細胞的修復作用,即便在缺血性腦卒中慢性階段用藥,也能持續促進神經功能恢復。

圖3.靶向Zfp384的反義寡核苷酸可延長 CD45^int CD11b^int細胞的修復功能,進而持續促進腦卒中恢復。
為了評估臨床相關性,研究團隊分析了人類缺血性中風后的腦組織樣本。探究缺血性腦卒中后 ZFP384(人源蛋白命名為 ZNF384)與 IGF1 的表達關聯。結果顯示,腦卒中發病第 6 天,梗死周邊區域內IGF1 陽性、IBA1 陽性的髓系細胞均不表達 ZNF384(圖 6a)。對照組正常腦組織的 IBA1 陽性細胞中未檢測到 ZNF384 表達;而腦卒中發病第 49 天的梗死周邊區域,可觀察到IGF1 陰性、ZNF384 陽性的細胞(圖 6a)。
發病后 3 周內,梗死周邊區域仍可檢出 IGF1 陽性、IBA1 陽性細胞,3 周后該類細胞則極為少見(圖 6b)。與之相反,ZNF384 陽性、IBA1 陽性細胞的數量自發病第 2 周起開始增多,且在發病第 5 至 7 周的梗死周邊區域持續存在(圖 6c)。
缺血性腦卒中發生后,ZNF384 陽性細胞數量與 IGF1 陽性細胞數量隨時間變化呈負相關(圖 6d)。上述結果表明,靶向抑制 ZFP384、以此維持腦部功能恢復的治療策略,具備臨床應用價值。

圖6.人腦卒中后腦組織中,ZFP384 的表達與 IGF1 表達呈負相關
總之,該研究揭示了中風后修復窗口關閉的一個關鍵機制。早期具有修復功能的小膠質細胞并未消失而是失能。ZFP384調控小膠質細胞喪失修復功能的關鍵機制,ZFP384通過干擾YY1介導的染色質互作,關閉修復性轉錄程序;證實靶向抑制ZFP384可重新激活小膠質細胞修復作用,促進髓鞘再生與突觸重塑,即使在腦梗慢性期仍能有效改善神經功能。同時在人類腦組織中驗證了臨床相關性,為缺血性腦中風,尤其是康復期的新型靶向治療提供了重要分子靶點和干預新思路。盡管目前證據主要來自小鼠模型和人類組織相關性分析,距離臨床應用相距較遠但是可期。
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原始文獻
Tsuyama, J., Sakai, S., Kurabayashi, K. et al. Sustaining microglial reparative function enhances stroke recovery. Nature (2026). doi.org/10.1038/s41586-026-10480-0