染色质重塑因子Chd7调控缺血性脑卒中后反应性星形胶质细胞增生的机制与治疗意义

《Cell Reports》：Chromatin remodeler Chd7 regulates reactive astrogliosis after ischemic stroke

　　本刊推荐：为解决缺血性脑卒中后反应性星形胶质细胞增生的转录调控机制不明的问题，研究人员开展了Chd7调控反应性星形胶质细胞增生的主题研究。通过构建星形胶质细胞特异性Chd7基因敲除小鼠模型，结合体外实验，发现Chd7通过与Sox2或Atf4形成复合物，直接调控Trib3、C3ar1和Malt1等靶基因的表达，从而促进星形胶质细胞增殖和神经炎症反应。Chd7缺失可减小梗死体积、改善运动功能恢复，为卒中治疗提供了新的潜在靶点。

　　

当大脑遭遇缺血性卒中这场"风暴"时，脑内的星形胶质细胞会迅速进入"战斗状态"，发生一系列复杂的改变，这一过程被称为反应性星形胶质细胞增生。这些细胞就像大脑中的"维修工"，一方面试图限制损伤范围，另一方面却又可能阻碍神经再生。然而，科学家们对这场"细胞变身秀"背后的调控机制知之甚少，特别是表观遗传调控这一关键环节。

近日，发表在《Cell Reports》上的研究为我们揭开了这一谜团。研究人员发现，一个名为Chd7的染色质重塑因子在卒中后的反应性星形胶质细胞中扮演着"指挥家"的角色。这项研究不仅揭示了Chd7通过与其合作伙伴Sox2和Atf4共同调控下游靶基因的新机制，更为卒中治疗提供了新的思路。

研究人员首先在小鼠脑卒中模型中发现，Chd7在梗死周边区的反应性星形胶质细胞中表达显著上调，且主要存在于增殖的细胞中。为了探究Chd7的功能，研究团队构建了星形胶质细胞特异性Chd7基因敲除小鼠。令人惊讶的是，敲除Chd7后，小鼠的梗死体积明显减小，星形胶质细胞瘢痕形成减少，神经炎症反应减轻，运动功能恢复也更好。

在机制探索方面，研究团队运用了多种先进技术：星形胶质细胞特异性核糖体标记技术用于分离星形胶质细胞mRNA；染色质免疫共沉淀技术分析转录因子与DNA的结合；免疫共沉淀和邻近连接实验验证蛋白相互作用；体外细胞模型进行基因操控和功能验证；小鼠行为学测试评估运动功能恢复；以及转录组微阵列分析差异表达基因。

Chd7表达在缺血性脑卒中后梗死周边区反应性星形胶质细胞中被诱导

研究显示，在Aldh1L1-GFP转基因小鼠中，梗死周边区的GFP⁺反应性星形胶质细胞在卒中后3天GFAP表达上调。Chd7在梗死周边区的一部分反应性星形胶质细胞中表达，而在对侧皮层中几乎不表达。通过星形胶质细胞特异性Ribo-tag小鼠模型，证实Chd7 mRNA在反应性星形胶质细胞中从卒中后1天就开始上调。值得注意的是，大多数Ki67⁺/GFP⁺增殖细胞表达Chd7，而大多数Chd7⁺/GFP⁺细胞也表达Ki67，表明Chd7主要表达于增殖的反应性星形胶质细胞中。

星形胶质细胞特异性Chd7缺失减少反应性星形胶质细胞增殖、单核细胞浸润、梗死体积和小胶质细胞扩张

Chd7条件性敲除小鼠实验显示，Chd7缺失显著降低了梗死周边区星形胶质细胞的增殖能力，表现为Ki67⁺细胞比例和BrdU掺入减少。同时，Chd7缺失还减少了CD45⁺单核细胞在梗死区的浸润，减小了梗死体积，并抑制了小胶质细胞的扩张。体外实验进一步证实，Chd7缺失会抑制星形胶质细胞的增殖，但不影响细胞存活。

反应性星形胶质细胞中Chd7缺失减少星形胶质细胞瘢痕形成和神经元丢失，改善缺血性脑卒中后运动功能恢复

在卒中后14天，Chd7条件性敲除小鼠的GFP⁺星形胶质细胞瘢痕面积显著减小。尽管瘢痕变薄，但梗死体积更小，梗死周边区NeuN⁺神经元数量更多。行为学测试显示，Chd7条件性敲除小鼠在卒中后7天和14天表现出更好的运动功能恢复。

Chd7调控免疫相关基因表达和Trib3介导的星形胶质细胞增殖

微阵列分析发现，Chd7缺失导致761个基因下调，这些基因富集于免疫系统过程、炎症反应和细胞增殖等生物学过程。研究人员重点关注了Trib3、Ccl3、Ccl4、Ccl9和IL-1β等基因。体外实验证实，Trib3敲低抑制星形胶质细胞增殖，而过表达Trib3则能挽救Chd7缺失导致的增殖缺陷。

Chd7与Sox2和Atf4在卒中后反应性星形胶质细胞中共表达

研究发现，大多数星形胶质细胞在对侧皮层中表达Sox2，而在梗死周边区Sox2表达上调。40.6%的Sox2⁺/GFP⁺细胞表达Chd7。同时，Atf4在梗死周边区的一部分反应性星形胶质细胞中表达，96.5%的Atf4⁺/GFP⁺细胞共表达Chd7。在瘢痕形成星形胶质细胞中，大多数细胞同时表达Chd7、Sox2和Atf4。

Sox2和Atf4与Chd7相互作用直接调控Trib3表达，促进星形胶质细胞增殖，而Sox2还调控炎症基因表达

Sox2或Atf4敲低均抑制星形胶质细胞增殖，并降低Trib3表达。然而，只有Sox2敲低会降低Ccl3、Ccl4和IL-1β的表达。免疫共沉淀和邻近连接实验证实Chd7与Sox2或Atf4形成复合物。染色质免疫共沉淀显示，Chd7-Sox2和Chd7-Atf4复合物直接结合Trib3启动子区，调控其转录。

Chd7-Sox2复合物直接调控C3ar1和Malt1表达介导IL-1β诱导

Chd7或Sox2敲低均降低C3ar1和Malt1表达。C3ar1或Malt1敲低会降低IL-1β表达。染色质免疫共沉淀证实Chd7-Sox2复合物直接结合C3ar1和Malt1启动子区，表明这些基因是Chd7-Sox2的直接靶标。

这项研究首次揭示了Chd7在缺血性脑卒中后反应性星形胶质细胞增生中的关键作用。Chd7通过形成Chd7-Sox2和Chd7-Atf4复合物，分别调控星形胶质细胞增殖和神经炎症反应。值得注意的是，部分抑制Chd7能够适度减少胶质瘢痕形成，在限制炎症扩散的同时促进功能恢复，这为开发卒中治疗新策略提供了重要理论基础。该研究不仅深化了我们对卒中后胶质反应的理解，也为靶向表观遗传调控治疗中枢神经系统损伤开辟了新途径。