HDAC3通过STING/NLRP3通路介导海马小胶质细胞焦亡并导致脓毒症相关脑病认知障碍

HDAC3 Mediates Hippocampal Microglial Pyroptosis Via the STING/NLRP3 Pathway and Contributes To Cognitive Impairment in Sepsis-Associated Encephalopathy.

作者信息Meng Cai, Hua Shao, Shan Xu, He Wang, Meng-Jie Yang, Tong Zhu, Jiang Chen, Gui-Zhou Li, Shuai-Fei Lu, Yan-Yu Zang, Mu-Huo Ji, Jin-Chun Shen, Min Jia, Jian-Jun Yang
PMID41518423
发布时间2026-01-10
DOI10.1007/s10753-025-02360-y

实验完整度

包含SAE小鼠模型、体外BV2细胞实验、微胶质特异性HDAC3过表达及体内电生理记录等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠SAE模型(CLP手术) BV2小胶质细胞系 Cx3cr1-Cre小鼠海马CA1区微胶质特异性HDAC3过表达模型

重点核对

CLP手术诱导SAE模型,术后14-18天进行行为学测试 RGFP966给药:20 mg/kg/天皮下注射,首次给药在CLP术前2小时,持续14天 BV2细胞LPS刺激浓度1 µg/mL,处理24小时 Cx3cr1-Cre小鼠海马CA1区立体定位注射rAAV-HDAC3 CLP后14天记录海马CA1区局部场电位(LFP)

摘要

小胶质细胞焦亡介导的神经炎症被认为是脓毒症相关脑病(SAE)的关键致病机制。表观遗传修饰,尤其是组蛋白乙酰化状态,对小胶质细胞焦亡发挥基础性调控作用。其中,组蛋白去乙酰化酶3(HDAC3)被认为是协调这些过程的核心表观遗传调控因子。本研究探讨HDAC3在小胶质细胞焦亡中的功能作用及其导致SAE相关认知障碍的潜在机制。为此,雄性C57BL/6小鼠接受盲肠结扎穿刺(CLP)作为SAE模型。我们使用选择性HDAC3抑制剂RGFP966,以20 mg/kg/天的剂量在CLP手术前2小时开始每天皮下注射,持续14天。为了特异性研究HDAC3在小胶质细胞中的作用,我们将表达rEGFP的重组腺相关病毒(rAAV)在DIO启动子控制下双侧注射到Cx3cr1-Cre小鼠海马中,以实现选择性过表达。我们的数据表明,小胶质细胞中的HDAC3通过STING/NLRP3通路激活焦亡,加剧氧化应激反应并损害神经活动,最终导致SAE中的认知缺陷。此外,小胶质细胞中HDAC3的过表达重现了这些病理变化,强调了其在驱动疾病进展中的核心作用。相反,RGFP966治疗通过抑制HDAC3表达和下游炎症通路有效减轻了这些异常。这些发现强调了靶向小胶质细胞HDAC3以减轻SAE中神经炎症和认知功能障碍的治疗潜力,为未来的临床应用提供了新方向。

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
HDAC3是否通过STING/NLRP3通路促进小胶质细胞焦亡,从而导致SAE相关的认知障碍?
核心机制
HDAC3通过调节p65乙酰化,增强STING表达,进而激活NLRP3炎症小体,促进小胶质细胞焦亡,释放ROS和促炎细胞因子,导致神经元氧化应激和功能障碍。
主要证据
在CLP诱导的SAE小鼠和BV2细胞中,HDAC3表达升高,伴随STING/NLRP3通路激活和焦亡相关蛋白上调;HDAC3过表达可诱发类似病理变化,而RGFP966或STING抑制剂C-176可抑制这些效应。
研究意义
靶向小胶质细胞HDAC3可能成为治疗SAE相关神经炎症和认知功能障碍的新型治疗策略。

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SAE小鼠模型及行为学评估

验证CLP手术能否诱导认知障碍,并作为后续实验的基础模型。

对雄性C57BL/6小鼠进行CLP手术建立SAE模型,术后14-18天进行旷场实验、新物体识别实验和Y迷宫实验以评估认知功能。

2

检测HDAC3表达及小胶质细胞激活

明确SAE中海马HDAC3表达变化及其与小胶质细胞激活的关系。

通过Western blot检测HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC8和Iba-1表达,免疫荧光染色观察HDAC3与Iba-1共定位及小胶质细胞形态变化。

3

给予HDAC3抑制剂RGFP966

评估药理性抑制HDAC3对SAE认知障碍、小胶质细胞激活和焦亡的影响。

小鼠随机分为sham+vehicle、sham+RGFP966、CLP+vehicle、CLP+RGFP966四组,RGFP966(20 mg/kg)或vehicle皮下注射,首次给药在CLP前2小时,之后每日一次持续14天,然后进行行为学及分子检测。

4

体外LPS刺激BV2细胞验证机制

在体外模拟炎症环境,验证HDAC3调控STING/NLRP3通路及焦亡的分子机制。

BV2细胞用LPS(1 µg/mL)刺激24小时,或预先用RGFP966(15 µM)或STING抑制剂C-176(1 µM)处理1小时,然后检测HDAC活性、ROS水平及焦亡相关蛋白表达。

5

微胶质特异性HDAC3过表达

验证HDAC3在微胶质中的特异性作用,即过表达是否足以诱发认知障碍和焦亡。

将rAAV2/6-CAG-DIO-HDAC3-EGFP或对照病毒立体定位注射至Cx3cr1-Cre小鼠海马CA1区,评估行为学、小胶质细胞激活、焦亡及神经元损伤。

6

检测神经元损伤及电生理异常

评估微胶质焦亡引起的神经元氧化应激和功能异常,并检测海马theta振荡变化。

通过免疫荧光检测c-Fos、8-OH-dg和TH表达,记录海马CA1区局部场电位,分析delta、theta、alpha和beta波段功率。

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
4-0丝线缝合线----
RGFP966MedChemExpressHY-13909
DMEM培养基Gibco11320033
胎牛血清Jet BiofilFBS210025
24孔板Jet BiofilTCP001024
C-176MedChemExpressHY-112906
脂多糖Sigma-AldrichL4130
HDAC活性检测试剂盒AAT Bioquest13601
Synergy H1酶标仪BioTek Instruments--
共聚焦培养皿CellvisD35-20-1.0.0-N
活性氧检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0035S
DCFH-DA荧光探针----
蔡司LSM 880共聚焦显微镜Zeiss--
RIPA裂解液Sigma-AldrichR0278
BCA蛋白定量试剂盒GenStarE162
Odyssey红外成像系统LI-COR Biosciences--
IRDye 800CW山羊抗兔二抗LI-COR Biosciences926-32211
IRDye 800CW山羊抗小鼠二抗LI-COR Biosciences926-32210
IRDye 680RD山羊抗兔二抗LI-COR Biosciences926-68071
IRDye 680RD山羊抗小鼠二抗LI-COR Biosciences926-68070
Triton X-100----
驴血清----
DAPI----
抗Iba-1抗体SYSY234308
抗CD11b抗体CST46512
抗HDAC3抗体Abcamab16047
抗HDAC3抗体Affinity BiosciencesBF0230
抗Iba-1抗体ZenbioR382207
抗Ac-p65抗体QuaYadQYA06560
抗STING抗体AbclonalA3575
抗Caspase-1抗体CST24232
抗NLRP3抗体WanleibioWL02635
抗GSDMD抗体HUABIOHA721144
抗IL-18抗体Proteintech10663-1-AP
抗IL-1β抗体CST12242
抗Tubulin抗体Zenbio250175
抗GAPDH抗体EpizymeLF205
抗STING抗体(小鼠)Proteintech66680-1-Ig
抗c-Fos抗体CST2250
抗8-OH-dg抗体Santa Cruz Biotechnologysc-393871
抗TH抗体CST58844
驴抗兔Alexa Fluor 488二抗InvitrogenA-21206
驴抗小鼠Alexa Fluor 594二抗InvitrogenA-21203
山羊抗豚鼠Alexa Fluor 647二抗InvitrogenA-21450
驴抗大鼠Alexa Fluor 594二抗InvitrogenA-21209
重组腺相关病毒rAAV2/6-CAG-DIO-EGFPBrainVTA--
重组腺相关病毒rAAV2/6-CAG-DIO-HDAC3-EGFPBrainVTA--
8通道微电极阵列Kedou BiotechnologyKd-micro-008
视频追踪系统Shanghai Xinruan Information Technology Co., LTDXR-Xmaze

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
SAE模型构建
小鼠品系、性别、年龄、体重;CLP手术具体步骤(结扎位置、穿刺针型号)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Animals和SAE Model部分
药物处理
RGFP966剂量(20 mg/kg)、给药途径(皮下注射)、首次给药时间(CLP前2小时)、给药持续时间(14天)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Experimental Design and Drug Treatment部分
行为学测试
行为测试时间点(术后14-18天);OFT、NOR、YMT的具体参数(如探索时间、装置尺寸)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Behavioral Tests部分
细胞培养与处理
BV2细胞密度、LPS浓度(1 µg/mL)、处理时间(24小时);RGFP966(15 µM)和C-176(1 µM)预处理时间(1小时)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Cell Culture and Treatment部分
病毒过表达
Cx3cr1-Cre小鼠品系;病毒血清型rAAV2/6,DIO启动子;注射坐标、体积(0.5 µL)、速度(0.1 µL/min)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Stereotaxic Microinjection of Virus部分