IF=19.227| 脂质代谢调节酶ACSL4促进神经炎症

神经炎症，即为神经组织的炎症，是对各种外源性和内源性刺激的反应，包括入侵病原体、神经元损伤和有毒化合物。小胶质细胞作为中枢神经系统（CNS）中的常驻免疫细胞介导神经炎症，在各种生理和病理条件下发挥重要作用。当神经元损伤后，小胶质细胞会迅速启动炎症反应。已有研究表明代谢相关酶在神经炎症的调节中发挥重要作用，ACSL4恰好是一种脂质代谢调节酶，ACSL4是否对LPS刺激后小胶质细胞的炎症反应产生影响尚未可知。

2023年2月11日，青岛大学神经再生与神经康复研究所崔玉作为通讯作者在Brain Behavior and Immunity （IF=19.227）发表了题为“ACSL4 promotes microglia-mediated neuroinflammation by regulating lipid metabolism and VGLL4 expression ”的研究论文，该研究发现ACSL4通过调节脂质代谢和VGLL4表达促进小胶质细胞介导的神经炎症。值得注意的是，在本研究中，作者使用了汉恒提供的慢病毒成功实现了ACSL4的敲低。

为了确定ACSL4是否参与LPS诱导的神经炎症，作者检测了经LPS刺激的原代小胶质细胞中ACSL4的表达，结果显示，LPS刺激2小时后，ACSL4 mRNA的表达显著增加，LPS刺激后ACSL4的蛋白质水平增加。这些结果表明，LPS刺激后原发性小胶质细胞中ACSL4的表达增加。

图1 LPS刺激后小胶质细胞中ACSL4的表达增加

为了评估ACSL4对小胶质细胞介导的炎症的影响，作者用特异性靶向ACSL4D的siRNA转染小鼠小胶质细胞，然后检测LPS刺激后促炎细胞因子的产生情况。qRT-PCR和蛋白质印迹结果均验证了ACSL4的成功敲低。通过ELISA测定，与siNC转染的细胞相比，LPS刺激后，沉默ACSL4降低了BV2小胶质细胞中TNFA、IL-6和IL-1b的mRNA水平。因此，敲低ACSL4减少了LPS刺激的促炎细胞因子的产生。

图2 ACSL4的敲除导致炎性细胞因子的产生减少

为了研究ACSL4促进LPS触发的炎症细胞因子产生的潜在分子机制，作者在小胶质细胞中敲低ACSL4后，分析了TLR4信号激活的关键下游信号分子的水平。值得注意的是，与siNC转染的对照相比，在敲低ACSL4后，LPS诱导的BV2小胶质细胞中NF-κB亚基P65的磷酸化显著降低。表明，ACSL4沉默细胞中促炎细胞因子的表达减少可能是NF-κB信号激活减少的结果。

图3 ACSL4通过促进NF-κB信号转导的方式增加细胞因子的产生

作者随后进行了RNA测序，以研究其作用的潜在分子机制。发现在ACSL4敲低的小胶质细胞中，转录调节因子VGLL4的表达增加，这引起了作者的注意。为了确定ACSL4是否通过降低VGLL4表达来促进炎症细胞因子的产生，作者用特异性靶向ACSL4和VGLL4的siRNA转染小鼠BV2细胞，然后测量LPS诱导的促炎细胞因子的生成。值得注意的是，在VGLL4沉默后，ACSL4敲低的小胶质细胞中炎性细胞因子表达的减少在很大程度上恢复；此外，ACSL4敲低的小胶质细胞中NF-κB p65的磷酸化减少得到部分挽救。这些结果表明，ACSL4可能通过降低VGLL4的表达来促进炎症细胞因子的产生。

图4 ACSL4通过增加VGLL4的表达调节炎症细胞因子的产生

作者评估了敲低ACSL4是否会改变LPS刺激后的脂质代谢。在敲低ACSL4后，磷脂（PE、PC、PA、PI和PG）、鞘脂（Ger、SM）和脂肪酸（FA）种类的水平显著降低。此外，观察到某些脂质亚类水平的特定差异，例如，大多数含有PUFA的磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酸（PA）。这些结果表明，ACSL4可能通过调节BV2小胶质细胞的脂质组成来调节炎症过程。

图5 敲低ACSL4改变LPS刺激后细胞中的脂质组成

为了探讨ACSL4是否在体内神经炎症中发挥重要作用，作者首先通过腹腔注射LPS建立了动物模型，随后评估了炎症反应。将慢病毒特异性注射到小鼠的黑质区域以敲低ACSL4，并在慢病毒注射后两周给予单剂量LPS（5mg/kg，腹腔注射）刺激。结果显示，与shNC注射组相比，ACSL4 shRNA在体内的递送显著降低了LPS诱导的小胶质细胞活化，表现为更长的分支长度、更高的分支点数量和更低的反应表型。此外，qRT-PCR分析显示，与对照小鼠的相应切片相比，ACSL4注射切片中TNFα、IL-6和IL-1β的产生减少。因此，敲低ACSL4在体内减弱了LPS诱导的神经炎症。

图6 ACSL4敲低减轻LPS和MPTP诱导的体内神经炎症

综上所述，在本研究中发现LPS刺激后ACSL4的表达上调，敲低ACSL4通过抑制NF-κB的活化来降低促炎细胞因子的表达。有趣的是，ACSL4通过调节转录辅因子VGLL4的表达和降低脂质代谢率来促进细胞因子的产生。此外，敲低ACSL4在体内减弱了LPS诱导的神经炎症。