abinScience助力研究小胶质细胞脂质代谢重编程治疗神经病理性疼痛的新靶点

神经病理性疼痛（NP）是一种由周围神经损伤或疾病（如糖尿病和癌症）引发的慢性疼痛状态，给患者带来严重的心理和经济负担。尽管其发病机制尚未完全阐明，但持续的神经炎症和脊髓背角（SDH）突触失调已被证实为关键驱动因素。小胶质细胞作为中枢神经系统的主要免疫细胞，在调控神经炎症和突触修剪过程中发挥核心作用。然而，小胶质细胞的代谢紊乱，尤其是脂质代谢失衡，如何影响其功能并促进NP的发生和发展，仍缺乏深入理解。发表于《Journal of Neuroinflammation》的研究“FOXA2 regulated by HDAC3-mediated deacetylation attenuates neuropathic pain by modulating microglial lipid metabolism and synaptic pruning dysregulation”;对小胶质细胞代谢与NP之间的关系进行了探讨。本研究聚焦于转录因子FOXA2在小胶质细胞脂质代谢中的调控作用，利用小鼠SNI模型和LPS刺激的体外实验，结合免疫荧光、透射电子显微镜、qRT-PCR、Western blot以及转录组测序等技术，探讨FOXA2通过HDAC3介导的去乙酰化机制调控CPT1A表达，从而恢复脂质代谢稳态、缓解神经炎症和突触修剪失调。该研究揭示了小胶质脂质代谢作为NP潜在治疗靶点的意义，为开发新型疼痛管理策略提供了理论基础。

神经病理性疼痛模型中FOXA2表达显著下调

为明确FOXA2与NP的关联，研究团队首先通过spared神经损伤（SNI）构建小鼠NP模型，发现SNI小鼠术侧后爪的机械缩足阈值（PWT）显著降低，冷痛撤退潜伏期延长，证实模型构建成功。进一步通过 Western blot 和 qRT-PCR 检测发现，SNI术后 4天起，小鼠脊髓背角中 FOXA2 的蛋白和 mRNA 水平均显著下调，并持续至术后 14 天。免疫荧光染色结果显示，FOXA2主要与小胶质细胞标志物 Iba-1 和神经元标志物 NeuN 共定位，且 SNI 模型小鼠脊髓背角小胶质细胞中 FOXA2的荧光强度明显降低。在体外实验中，脂多糖（LPS）刺激原代小胶质细胞和 BV2 细胞后，FOXA2的蛋白和 mRNA 表达同样显著下降，荧光强度也明显减弱。这些结果表明，FOXA2表达下调可能参与 NP 的病理进程，为后续机制研究奠定基础。

Figure 1. 神经病理性疼痛进展中FOXA2表达降低

FOXA2 过表达可显著缓解神经病理性疼痛

为验证 FOXA2 的功能，研究团队通过鞘内注射 AAV 载体实现脊髓背角 FOXA2 的过表达或敲低，Western blot 和 qRT-PCR 结果证实干预有效。行为学检测显示，与对照组（SNI+AAV-NC）相比，FOXA2 过表达小鼠（SNI+AAV-Foxa2⁺）的术侧机械痛和冷痛敏感性显著降低，而 FOXA2 敲低则会加剧疼痛反应，且对侧后爪无明显变化。开放场试验（OFT）结果显示，各组小鼠的总运动距离和中心区域活动次数无统计学差异，表明 AAV 干预不影响小鼠运动功能，排除了运动障碍对疼痛评估的干扰。该研究结果明确了 FOXA2 在 NP 中的镇痛作用，为靶向 FOXA2 的治疗策略提供了直接证据。

Figure 2. 脊髓中FOXA2过表达可诱导镇痛效应

FOXA2 通过调节脂质代谢减轻小胶质细胞氧化应激

为探究 FOXA2 发挥作用的分子机制，研究团队对 SNI+AAV-NC 和 SNI+AAV-Foxa2⁺组小鼠的脊髓组织进行转录组测序，GO 和 KEGG 富集分析显示，差异表达基因显著富集于脂质代谢相关通路。BODIPY 染色结果显示，SNI 损伤会导致脊髓背角小胶质细胞激活并伴随脂滴（LDs）积累，而 FOXA2 过表达可显著逆转这一现象；同时，FOXA2 过表达还能降低脊髓组织中脂质过氧化产物 MDA 的水平，提示其可减轻脂质毒性相关的氧化损伤。体外实验中，LPS 刺激会导致原代小胶质细胞脂滴数量和活性氧（ROS）水平显著升高，而 FOXA2 过表达（oeFoxa2）可有效降低上述指标，FOXA2 敲低（siFoxa2）则会加剧脂滴积累和 ROS 产生，且脂滴降解诱导剂福司柯林可逆转这一效应。这些结果表明，FOXA2 通过调节小胶质细胞脂质代谢稳态，减轻氧化应激损伤，进而缓解 NP。

Figure 3. FOXA2减轻脂质毒性与氧化应激

FOXA2 改善小胶质细胞线粒体功能与能量代谢

鉴于ROS主要来源于线粒体电子传递过程，研究团队进一步探究FOXA2对线粒体功能的影响。透射电镜（TEM）观察发现，SNI 小鼠小胶质细胞线粒体肿胀、板层嵴减少，而FOXA2敲低会导致线粒体肿胀、碎片化和空泡化更显著。JC-1染色结果显示，SNI 和FOXA2敲低均会降低线粒体膜电位，而FOXA2过表达可促进其恢复。体外实验中，FOXA2过表达能减少LPS诱导的原代小胶质细胞线粒体 ROS（mtROS）产生，减轻线粒体膜电位去极化，并恢复ATP生成水平；而FOXA2敲低则会模拟 LPS的作用，导致线粒体功能障碍，福司柯林处理可部分逆转该效应。上述结果证实，FOXA2 通过维持线粒体结构和功能完整性，改善小胶质细胞能量代谢，为其发挥抗炎和突触调节功能提供保障。

Figure 4. FOXA2消融导致线粒体功能障碍和能量代谢受损

FOXA2 促进小胶质细胞向抗炎表型转化

考虑到线粒体功能障碍与炎症反应的密切关联，研究团队进一步探究 FOXA2 对小胶质细胞极化状态的影响。免疫荧光染色结果显示，SNI 模型小鼠（SNI+AAV-NC 组）脊髓背角中小胶质细胞的促炎标志物 CD86 阳性细胞比例显著升高，抗炎标志物 CD206 阳性细胞比例明显降低；而 FOXA2 过表达式（SNI+AAV-Foxa2⁺组）可显著逆转这一趋势，增加 CD206 表达，减少 CD86 表达。体外实验中，LPS 刺激原代小胶质细胞后，CD86 阳性细胞比例升高、CD206 阳性细胞比例降低，FOXA2过表达（oeFoxa2）可有效恢复二者平衡，而 FOXA2 敲低（siFoxa2）则会加剧极化失衡，且脂滴降解诱导剂福司柯林可逆转 siFoxa2 的效应。这些结果表明，FOXA2 通过调节小胶质细胞脂质代谢，促进其从促炎表型向抗炎表型转化，进而减轻神经炎症，为缓解 NP 提供了重要支撑。

Figure 5. FOXA2调节小胶质细胞的炎症因子水平

FOXA2 恢复小胶质细胞突触修剪功能，纠正突触失衡

神经病理性疼痛的核心病理特征之一是脊髓背角神经环路的兴奋性/抑制性（E/I）突触失衡，而小胶质细胞的突触修剪功能异常可能是重要诱因。研究团队通过免疫荧光共定位分析发现，SNI模型小鼠脊髓背角 I–II 层中，抑制性突触标志物VGAT与 Gephyrin的比值显著降低，兴奋性突触标志物VGLUT2 与 PSD95的密度明显升高；而FOXA2过表达可显著改善这一突触失衡，FOXA2敲低则会加剧失调。透射电镜（TEM）观察显示，SNI和FOXA2敲低均会导致脊髓背角对称突触（抑制性突触，蓝色箭头）比例降低、不对称突触（兴奋性突触，红色箭头）比例升高，同时伴随突触后致密区（PSD）增厚和突触活性区延长，FOXA2过表达可逆转这些结构异常。进一步通过小胶质细胞吞噬功能标志物CD68检测发现，SNI+AAV-NC组和FOXA2敲低组小胶质细胞中CD68阳性细胞比例和吞噬体数量显著减少，而FOXA2过表达可恢复 CD68 表达与吞噬体数量。此外，FOXA2 过表达还能增加小胶质细胞对兴奋性突触的吞噬，减少对抑制性突触的吞噬，而 FOXA2 敲低则呈现相反效应。这些结果证实，FOXA2可通过恢复小胶质细胞的突触修剪功能，纠正脊髓背角的 E/I 突触失衡，从而缓解 NP 相关的中枢敏化。

Figure 6. FOXA2促进小胶质细胞介导的突触修剪

FOXA2 通过 CPT1A 调控脂质代谢与突触修剪

转录组分析发现，FOXA2 过表达可显著上调脂质代谢相关基因 Cpt1a 的表达，Western blot 和 qRT-PCR 进一步证实 FOXA2 与 CPT1A 的表达呈正相关。功能验证显示，FOXA2 过表达的镇痛效应可被 Cpt1a 敲低显著逆转；同时，Cpt1a 敲低会抵消 FOXA2 介导的脂滴清除作用，升高 MDA 水平，并加剧线粒体功能障碍。突触结构分析显示，SNI 会导致脊髓背角兴奋性突触密度升高、抑制性突触密度降低，FOXA2 过表达可恢复突触平衡，而 Cpt1a 敲低会削弱 FOXA2 对突触修剪的调控作用，减少小胶质细胞对兴奋性突触的吞噬，增加对抑制性突触的吞噬。这些结果表明，CPT1A 作为 FOXA2 的下游靶基因，是FOXA2 调控小胶质细胞脂质代谢和突触修剪的关键介导因子。

Figure 7. FOXA2通过CPT1A调节小胶质细胞的脂质代谢和突触修剪

HDAC3 通过去乙酰化 FOXA2 抑制其转录活性

为明确 FOXA2 的上游调控机制，研究团队通过选择性抑制剂筛选发现，HDAC3 特异性抑制剂 RGFP966 可显著上调 BV2 细胞中 FOXA2 的表达。Co-IP 实验证实 HDAC3 与 FOXA2 存在直接相互作用，且 RGFP966 处理可提高 FOXA2 的乙酰化水平。双荧光素酶报告基因和 ChIP-qPCR 实验显示，FOXA2 通过结合 Cpt1a 启动子的结合位点 3 调控其转录，而 HDAC3 过表达会抑制 FOXA2 与该位点的结合。体内实验中，鞘内注射 RGFP966 可显著缓解 SNI 小鼠的疼痛行为，减少脊髓背角脂滴积累，抑制促炎因子表达，上调抗炎因子水平。这些结果表明，HDAC3 通过去乙酰化修饰抑制 FOXA2 的转录活性，进而调控 CPT1A 表达和小胶质细胞功能。

Figure 8. FOXA2受HDAC3酶活性和表达水平变化的调控

该研究首次揭示了 HDAC3-FOXA2-CPT1A 信号轴在神经病理性疼痛中的关键调控作用：SNI 或 LPS 刺激会导致小胶质细胞中 HDAC3 活性升高，通过去乙酰化修饰抑制 FOXA2 的转录功能，进而下调 CPT1A 表达，导致小胶质细胞脂质代谢紊乱、脂滴积累和线粒体功能障碍，最终引发神经炎症加剧和突触修剪失调，促进 NP 发生发展。而 FOXA2 过表达或 HDAC3 抑制可通过恢复 CPT1A 介导的脂肪酸氧化，改善小胶质细胞代谢稳态，促进其向抗炎表型转化，恢复正常的突触修剪功能，从而缓解神经病理性疼痛。这一发现不仅阐明了小胶质细胞脂质代谢在 NP 发病机制中的核心地位，还为临床治疗提供了全新的靶点。通过靶向调控 HDAC3-FOXA2-CPT1A 轴，恢复小胶质细胞代谢与功能平衡，有望成为治疗神经病理性疼痛的有效策略。

abinScience为本研究提供了HRP 偶联二抗（TF690314），作为 Western blot 实验的关键信号检测工具，为解析 “HDAC3-FOXA2-CPT1A 轴调控小胶质细胞脂质代谢、改善突触修剪紊乱进而缓解神经病理性疼痛” 的核心机制提供了可靠的蛋白表达验证支撑。abinScience 品牌创立于法国斯特拉斯堡，依托该地区卓越的科研创新生态，专注于高质量生命科学试剂的研发与生产。abinScience始终秉持“Empowering Bioscience Discovery”的愿景，致力于为全球科研人员提供高效、可靠的实验解决方案，赋能前沿生命科学研究。