由ChREBP转录调控的PGC-1α通过促进小胶质细胞脂肪酸氧化和抗炎反应减轻神经病理性疼痛

PGC-1α Transcriptionally Regulated by ChREBP Mitigates Neuropathic Pain Through Promoting Microglial Fatty Acid Oxidation and Anti-Inflammatory Response.

作者信息Ziwei Hu, Jiahui Pang, Xinli Liu, Yun Zhao, Yi Lu, Hui Chen, Hui Zeng, Youxin Yu, Yubai Zhao, Lijie Gao, Xuefei Zhang, Jian Jin, Kangling Wang, Yu Shi, Hongrui Zhan, Wen Wu
PMID41517974
发布时间2026-01
DOI10.1002/cns.70744

实验完整度

包含体外细胞实验(HAPI细胞)、体内动物模型(SNI大鼠)、功能获得/缺失实验、机制验证(双荧光素酶、ChIP)及药理学抑制(Etomoxir),证据层级完善。

主要模型

SNI大鼠模型 HAPI小胶质细胞系 LPS刺激的HAPI细胞

重点核对

SNI手术建立NP模型,术后第3天同侧疼痛阈值显著降低 AAV9-F4/80-shChREBP和AAV9-F4/80-oeChREBP在SDH的立体定位注射 ChREBP敲低或过表达后小胶质细胞极化(CD86/CD206,iNOS/Arg-1)和炎症因子水平 脂肪酸氧化抑制剂Etomoxir(0.05 mg/kg)鞘内注射14天 PGC-1α过表达对ChREBP敲低效应的逆转作用

摘要

背景:神经病理性疼痛(NP)是一种由躯体感觉神经系统损伤引起的慢性疾病,严重损害生活质量。小胶质细胞代谢重编程和神经炎症驱动NP进展。尽管ChREBP(关键代谢调节因子)对NP具有保护作用,但其具体机制仍不清楚。方法:通过 spared nerve injury(SNI)手术建立NP大鼠模型,并使用Von Frey测试评估机械性痛觉超敏。通过免疫荧光、RT-qPCR和Western blot检测小胶质细胞中ChREBP的表达。功能研究涉及ChREBP敲低/过表达,以评估对小胶质细胞极化、神经炎症、神经元兴奋性、疼痛行为和脂肪酸代谢的影响。通过双荧光素酶报告基因和染色质免疫沉淀实验探讨机制。结果:SNI后,同侧机械性疼痛阈值显著降低。SNI后SDH小胶质细胞和体外LPS刺激的小胶质细胞中ChREBP表达上调。ChREBP敲低抑制抗炎小胶质细胞极化,加剧神经炎症,并加重疼痛。相反,ChREBP过表达促进抗炎表型,抑制神经炎症,并减轻疼痛。ChREBP增强小胶质细胞脂肪酸氧化和能量代谢。机制上,ChREBP结合PGC-1α启动子上的TFBS1位点以激活其转录。PGC-1α过表达挽救了ChREBP敲低引起的损伤,包括脂肪酸氧化减少、抗炎极化受抑、炎症因子升高和神经元兴奋性增加。ChREBP的保护作用被脂肪酸氧化抑制剂Etomoxir减弱。结论:ChREBP通过PGC-1α转录激活增强小胶质细胞脂肪酸氧化和抗炎表型,从而减轻NP,揭示了一个新的代谢-免疫轴,为NP治疗提供潜在靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
ChREBP在神经病理性疼痛中如何通过调控小胶质细胞代谢发挥保护作用?
核心机制
ChREBP直接结合PGC-1α启动子上的TFBS1位点,转录激活PGC-1α,增强脂肪酸氧化和抗炎小胶质细胞极化,抑制神经炎症,降低脊髓神经元兴奋性,从而减轻疼痛。
主要证据
在SNI大鼠和LPS刺激的HAPI细胞中,ChREBP过表达促进脂肪酸氧化和抗炎表型,而敲低则相反;PGC-1α过表达逆转ChREBP敲低效应,Etomoxir消除ChREBP保护作用。
研究意义
揭示了ChREBP-PGC-1α代谢-免疫轴在NP中的保护作用,为基于代谢的NP治疗策略提供潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立NP大鼠模型并评估疼痛行为

建立SNI诱导的神经病理性疼痛模型,并验证疼痛行为变化。

对SD大鼠进行SNI手术,术后不同时间点(1、3、7、14、21天)用von Frey纤维丝测量机械性痛阈。

2

检测ChREBP在脊髓小胶质细胞中的表达

观察SNI后ChREBP在脊髓背角小胶质细胞中的表达变化。

通过免疫荧光、RT-qPCR和Western blot检测SNI大鼠脊髓和LPS刺激的HAPI细胞中ChREBP的表达和定位。

3

调节ChREBP表达并评估功能影响

明确ChREBP对小胶质细胞极化、炎症和疼痛行为的影响。

体外用siRNA敲低或质粒过表达ChREBP,体内用AAV9-F4/80-shChREBP或AAV9-F4/80-oeChREBP立体定位注射到SDH,然后检测极化标志物、炎症因子、机械痛阈。

4

评估ChREBP对脂肪酸氧化和能量代谢的影响

探究ChREBP是否影响小胶质细胞脂肪酸氧化和线粒体呼吸。

使用Seahorse XFe96分析仪测量OCR,检测脂肪酸氧化、基础呼吸、最大呼吸和ATP产生。

5

验证ChREBP对PGC-1α的转录调控

确定ChREBP是否直接结合PGC-1α启动子并增强其转录。

通过JASPAR预测结合位点,构建野生型和突变体荧光素酶报告质粒,进行双荧光素酶报告基因实验和ChIP实验。

6

验证PGC-1α在ChREBP下游的作用

确认PGC-1α是否介导ChREBP对脂肪酸氧化、极化、炎症和疼痛的影响。

在ChREBP敲低基础上过表达PGC-1α,检测脂肪酸氧化相关分子、极化标志物、炎症因子、神经元兴奋性(sEPSC)和疼痛行为。

7

使用Etomoxir抑制脂肪酸氧化验证机制

证实ChREBP的保护作用依赖于脂肪酸氧化。

在ChREBP过表达的基础上给予脂肪酸氧化抑制剂Etomoxir,检测脂肪酸氧化分子、极化、炎症、神经元兴奋性和疼痛行为。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Sprague-Dawley大鼠Zhuhai Bestest Bio-Tech Co. Ltd.--
异氟烷----
依托莫昔MedChemExpressHY-50202A
von Frey纤维丝Aesthesio, RWD--
抗Iba-1抗体Abcamab5076
抗GFAP抗体CST3670S
抗NeuN抗体MilliporeMAB377
抗ChREBP抗体Novus BiologicalsNB400-135
抗PGC-1α抗体Proteintech66369-1-Ig
抗iNOS抗体BioworldBS1186
抗Arg-1抗体BioworldBS67738
驴抗兔AF555InvitrogenA31572
驴抗山羊AF488InvitrogenA11055
驴抗小鼠AF488InvitrogenA21202
驴抗小鼠AF647InvitrogenA31571
DAPISolarbioS2110
EPC 10 USB膜片钳放大器HEKA Elektronik--
HAPI细胞系Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co. Ltd.--
Namipo转染试剂Transheep BioP2307149
Lipofectamine 3000InvitrogenL3000-015
CD86/APC抗体Biolegend200315
CD206/FITC抗体Biossbs-4727R-FITC
CD11b/PE抗体Biolegend201807
FACSVerse流式细胞仪BD--
Seahorse XFe96细胞外通量分析仪Agilent--
寡霉素----
FCCP----
BCA蛋白测定试剂盒YaezymeZJ102
AG RNAex Pro试剂AGAG21102
Evo M-MLV反转录预混试剂盒AGAG11728
SYBR Green Pro Taq HS预混qPCR试剂盒AGAG11718
总蛋白提取试剂盒KaijiKGP250
抗CPT1A抗体Proteintech15184-1-AP
抗ACADM抗体Proteintech55210-1-AP
抗NRF1抗体Proteintech12482-1-AP
抗TFAM抗体Proteintech82745-1-RR
抗β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
山羊抗兔IgG/HRPSolarbioSE134
山羊抗小鼠IgG/HRPSolarbioSE131
ECL发光液MilliporeWBKLS0100
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Yeasen11402ES60
Simple ChIP酶法染色质免疫沉淀试剂盒CST9003S
IgG抗体CST2729S
组蛋白H3抗体CST4620S

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
SNI手术细节(神经结扎和切断的节段、使用4-0丝线)、动物品系、年龄、体重、性别
阅读提示:Methods 2.2节
AAV注射
AAV滴度、注射体积、注射速率、立体定位坐标、注射后留针时间、注射时间点(SNI前4周)
阅读提示:Methods 2.3节
药物处理
Etomoxir剂量(0.05 mg/kg)、给药途径(鞘内)、给药持续时间(14天)、溶剂(DMSO+0.9% NaCl)
阅读提示:Methods 2.4节
行为学测试
von Frey纤维丝硬度范围、刺激持续时间、计算50% PWT公式、是否盲法
阅读提示:Methods 2.5节
免疫荧光
脊髓切片厚度(25 μm)、抗体稀释度、孵育时间、二抗稀释度
阅读提示:Methods 2.6节
膜片钳记录
ACSF成分、切片厚度(300 μm)、记录温度、钳制电压(-70 mV)、采样率、滤波频率
阅读提示:Methods 2.7节
细胞培养和处理
HAPI细胞来源、培养基成分、LPS浓度(100 ng/mL)和刺激时间(24小时)
阅读提示:Methods 2.8节和2.9节
Seahorse分析
细胞接种密度、培养基补充成分、Etomoxir预处理浓度和时间、寡霉素/FCCP/鱼藤酮-抗霉素浓度
阅读提示:Methods 2.11节
RT-qPCR和Western blot
引物序列(Table S2)、抗体货号和稀释度、内参(β-actin)
阅读提示:Methods 2.12和2.13节及补充材料
双荧光素酶和ChIP
突变体质粒构建(MUT1/MUT2/MUT3)、ChREBP结合位点(TFBS1)、ChIP抗体、PCR引物序列
阅读提示:Methods 2.15和2.16节