【Adv Sci】中山大学银巍/颜光美团队发现：缺血性脑卒中星形胶质
急性缺血性卒中是一种由脑动脉阻塞引起的急性脑血管疾病，其分子流行病学特征深刻揭示了它的巨大社会负担和复杂的病理生理基础。
一、分子流行病学：疾病负担与分子基础
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巨大的疾病负担：
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AIS是全球范围内的主要致死和致残原因，位居全球死亡原因第二位，是导致成人长期残疾和认知障碍（如痴呆）的首要因素。
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随着人口老龄化进程，其发病率和绝对患病人数持续上升，给家庭和社会带来沉重的经济与照护负担。
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复杂的分子基础与风险因素：
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传统风险因素：高血压、糖尿病、高脂血症、心房颤动、动脉粥样硬化、吸烟等是AIS明确的危险因素。这些因素共同导致了血管内皮损伤、动脉粥样硬化斑块形成和不稳定以及血栓形成，最终引发动脉闭塞。
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分子水平变化：在上述风险因素作用下，体内会出现慢性的炎症反应、氧化应激、代谢紊乱（如胰岛素抵抗）等分子水平的改变。这些变化构成了AIS发生的“土壤”。例如，动脉粥样硬化斑块本身就是一个慢性的炎症过程。
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急性期的分子级联反应：
当动脉阻塞发生后，脑组织缺血缺氧，会立即触发一系列复杂的分子事件，即“缺血级联反应”，这构成了AIS损伤的核心病理生理过程。
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能量衰竭与兴奋性毒性：供血中断导致ATP耗竭，离子泵功能障碍，引发谷氨酸等兴奋性神经递质大量释放，导致神经元过度兴奋而死亡。
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peri-infarct depolarizations：梗死灶周边区域发生类似癫痫样扩散性抑制，加剧能量消耗。
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炎症与免疫应答：小胶质细胞激活，促炎细胞因子释放，外周免疫细胞浸润，加剧组织损伤。
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程序性细胞死亡：包括凋亡、坏死、焦亡等多种形式的细胞死亡通路被激活。
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二、临床核心问题：迫切的未满足需求
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再灌注治疗的“时间窗”限制：
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静脉溶栓和血管内取栓是当前最有效的恢复血流措施，但前者有短暂的4.5小时时间窗，后者也通常在6-24小时内进行。多数患者因就诊延迟而错失良机。
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再灌注损伤的风险：
即使成功实现血管再通，恢复血流本身也可能对缺血脑组织造成二次损伤，即“再灌注损伤”，其机制包括氧化应激爆发、炎症反应加剧等，限制了再通治疗的获益。正如研究中所示，缺氧本身会触发一系列有害的分子事件。
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血脑屏障破坏的“双刃剑”效应：
AIS后血脑屏障的破坏是导致血管源性脑水肿、出血转化和炎症细胞浸润的关键环节，是病情恶化的主要因素之一。
4. 缺乏有效的神经保护剂：
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数十年来，虽有大量针对缺血级联反应不同环节的神经保护药物在临床前研究中显示出良好效果，但它们在临床试验中几乎全部失败。
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过往的文献报道，外泌体在缺血性卒中的损伤和修复过程中均发挥作用：在脑缺血期间，氧供应减少导致糖酵解水平升高。增强的糖酵解与外泌体的生物合成有关，但具体调控机制不明。
因此，糖酵解酶如何具体调控卒中病理过程亟待阐明和解决，更为缺血性卒中寻找新的关键治疗靶点提供线索。
针对以上科学问题和临床需要，2025年8月22日，中山大学颜光美/银巍团队团队在《Advanced Science》发表相关研究结果“Glycolytic Enzyme HK2 Phosphorylates nSMase1 to Promote Astrocytic Exosomes Biogenesis Contributing to Acute Ischemic Stroke Injury”。
方案设计&流程
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新现象：首次系统证实急性缺血性卒中后，患者和小鼠模型的血浆及脑脊液中外泌体显著增多，且其主要来源于星形胶质细胞。
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新机制：发现糖酵解关键酶HK2 是连接缺氧与外泌体生成的核心分子。其全新功能在于，它能像激酶一样直接磷酸化nSMase1，从而激活外泌体生成的脂质通路。
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新功能：缺氧下星形胶质细胞产生的外泌体，能够被脑血管内皮细胞摄取，并破坏紧密连接蛋白，导致血脑屏障完整性受损。
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新靶点：在动物模型中，特异性敲低星形胶质细胞中的HK2，可有效减少外泌体释放、缩小脑梗死面积并改善神经功能，展现出巨大的治疗潜力。
主要内容&结果
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对应内容： 探究这些增多的外泌体主要来源于哪种脑细胞。
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图表解析:
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图2A-F: 免疫荧光实验显示，缺氧处理仅显著增加了原代星形胶质细胞内Flotillin阳性的内膜囊泡（ILVs，即外泌体前体）数量，而对神经元和小胶质细胞无显著影响。
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图2G-L: 从星形胶质细胞培养基中分离出的外泌体，经鉴定（qNano, TEM, WB）符合外泌体特征，且缺氧处理后其标志蛋白含量显著增加。
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图2M-N: 在体实验证实，卒中小鼠脑缺血半暗区的星形胶质细胞内ILVs数量显著增加。
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结论： 星形胶质细胞是缺氧/卒中条件下外泌体增多的主要贡献者。
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对应内容： 确定HK2是通过促进生成而非抑制降解来增加外泌体。
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图表解析:
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图4A-C: 通过免疫荧光双标（Flotillin标记ILVs, LAMP1标记溶酶体）并计算共定位系数（PCI, MOI），发现无论是否缺氧或敲低HK2，ILVs与溶酶体均无显著共定位。
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结论： HK2的作用点在于外泌体的生物合成途径，而非其溶酶体降解途径。
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对应内容： 深入揭示HK2调控外泌体生成的具体分子机制。
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图表解析:
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图5A-C: 确认星形胶质细胞中nSMase1是主要亚型（nSMase2几乎不表达），且敲低HK2不影响nSMase1的总蛋白水平。
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图5D-F: 免疫荧光和Co-IP实验证明HK2与nSMase1存在空间共定位和直接结合，且结合在缺氧下增强。
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图5G-I: 激酶失活突变体实验证明，HK2的激酶活性是其促进ILVs生成所必需的。
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图5J-N: 关键的磷酸化验证。Phos-tag WB和体外激酶实验直接证明，HK2能够磷酸化nSMase1，且此过程可被HK2抑制剂Lonidamine阻断。
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结论： HK2以不依赖其糖酵解功能的蛋白激酶身份，直接磷酸化并激活nSMase1，从而驱动外泌体生成。
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对应内容： 探讨这些增多的外泌体有何病理意义。
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图表解析:
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图6A-C: PKH67标记的外泌体能被脑血管内皮细胞有效摄取，并导致紧密连接蛋白Claudin-5的连续性被破坏。
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图6D-G: Western Blot证实，外泌体会剂量依赖性地降低内皮细胞Claudin-5和Occludin的表达。
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图6H-K: 在Transwell共培养模型中，缺氧通过星形胶质细胞分泌的外泌体破坏内皮细胞紧密连接，而外泌体抑制剂GW4869能逆转此效应。
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结论： 缺氧星形胶质细胞来源的外泌体通过破坏血脑屏障完整性，参与卒中损伤。
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对应内容： 最终验证靶向该通路是否具有治疗价值。
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图表解析:
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图7A-E: 成功构建并验证了可在体和离体特异性敲低星形胶质细胞HK2的AAV9病毒工具。
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图7F-G: 在体敲低HK2能显著减少卒中后脑脊液中的外泌体浓度。
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图7H-J: 在体敲低HK2能显著改善卒中小鼠的神经功能评分，并减小脑梗死体积。
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图7K-L: 在体实验最终证实，卒中能诱导nSMase1磷酸化，而此效应可被星形胶质细胞特异性敲低HK2所消除。
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结论： 特异性抑制星形胶质细胞中的HK2，能通过抑制nSMase1磷酸化和外泌体生成，有效减轻卒中脑损伤，具有重要的治疗潜力。
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研究意义&总结
