【ACTA PHARM SIN B】徐州医科大学潘志强团队发现,阻断 NAT10-Timp1乙酰化-自噬轴降低星形胶质细胞过度活化增强缺血性卒中后脑功能恢复
- 2026-02-02 20:27:55
【ACTA PHARM SIN B】徐州医科大学潘志强团队发现,阻断 NAT10-Timp1乙酰化-自噬轴降低星形胶质细胞过度活化增强缺血性卒中后脑功能恢复导读 缺血性卒中是全球成人永久性运动与神经生理功能残疾的首要原因。静脉注射重组组织型纤溶酶原激活剂（rt-PA）溶栓仍是临床最常用手段，但其治疗时间窗狭窄且伴出血等副作用，导致应用受限。因此，如何修复受损脑组织或延长有效治疗时间窗，仍是亟待解决的临床难题。 缺血性卒中的核心环节是血管阻塞导致的血流中断，进而触发级联反应。梗死周边区的自噬全过程贯穿其中，成为关键靶点。自噬在星形胶质细胞尤为重要，星形胶质细胞是哺乳动物脑内分布最广的胶质细胞，承担着支持营养神经元、调控离子稳态、维护血脑屏障等重要功能。卒中后，过度自噬使星形胶质细胞呈反应性状态，加剧梗死周围炎症与神经组织损伤。近期研究证实，抑制星形胶质细胞自噬可缩小梗死体积。因此，精准调控星形胶质细胞自噬的特异性通路，有望成为卒中治疗的新策略。 近年研究显示，ac4C可维持mRNA 稳定性并促进翻译效率。NAT10是哺乳动物唯一已知的ac4C“写入”酶，通过调控mRNA ac4C 修饰参与神经病性疼痛、肿瘤及衰老等多种疾病。 NAT10的生物学机理主要包括蛋白乙酰化和RNA乙酰化修饰，即NAT10同时具有蛋白乙酰化酶、RNA乙酰化酶双重作用。 
总之，NAT10不需要改变基因的DNA蓝图，它只需对自己选中的分子进行简单的“化学编辑”，就能决定哪些基因的“产物”可以更多、更久地存在，从而有力地调控细胞的生理状态。通过深入探讨ac4C修饰如何影响RNA的稳定性和功能，研究人员发现，这一修饰不仅促进了疾病发生发展，还可能成为未来疾病治疗的重要靶点。 近期研究发现临床缺血性卒中数据分析发现，外周血外泌体中NAT10 存在单核苷酸多态性，提示其可能是卒中预后的遗传风险位点；然而，NAT10 是否通过ac4C 修饰影响卒中后功能恢复尚待阐明。 针对以上科研问题，徐州医科大学潘志强团队在 《Acta Pharmaceutica Sinica B》 (IF=14.8) 上发表了题为：NAT10 inhibition alleviates astrocyte autophagy by impeding ac4C acetylation of Timp1 mRNA in ischemic stroke的研究论文。 
本研究发现NAT10 在缺血损伤后可调节星形胶质细胞自噬：NAT10 直接催化金属蛋白酶组织抑制因子1（Timp1）mRNA 的ac4C 乙酰化，从而上调TIMP1 并增强TIMP1 依赖的星形胶质细胞自噬激活，抑制NAT10-Timp1乙酰化-自噬轴 可促进脑功能恢复，为缺血性卒中提供新治疗靶点。 
1. 急性缺血性卒中患者及卒中模型小鼠均出现NAT10表达升高 研究团队收集了急性缺血性卒中（AIS）患者的坏死皮层及非卒中对照组织。Western blot显示，AIS患者NAT10表达高于对照（图1A）。进一步免疫荧光染色发现，卒中患者脑组织切片中NAT10荧光强度亦显著增加（图1B、C）。在小鼠PT卒中模型中，NAT10于梗死后第5天和第7天在梗死周围皮层表达升高（图1D）。PT后第5天的免疫染色亦显示NAT10在梗死周围皮层积聚（图1E）。此外，在PT后6小时、1天、5天和7天多个时间点评估梗死体积，发现梗死面积于第5天达峰值。 
图1 急性缺血性卒中患者及光化学血栓卒中小鼠中NAT10表达上调 综上，急性缺血性卒中患者和PT模型小鼠均表现出梗死周围皮层NAT10表达升高，且梗死演化趋势相似，提示NAT10可能参与卒中后的病理进程。 2. 药理学抑制NAT10可缩小PT小鼠梗死体积并促进功能恢复 尽管PT后第3天NAT10升高未达统计学意义（P = 0.0616），仍选择该时点启动干预：预训练雄性小鼠造模后，于术后第3–7天每日一次灌胃给予NAT10抑制剂remodelin，第8天进行Nissl染色与行为学评估（图2A）。结果：remodelin组梗死体积较溶剂组显著缩小（图2B、C）。网格行走实验显示，remodelin组足误次数减少，运动协调性优于溶剂组（图2D）；圆筒试验同样提示其前肢使用偏侧化程度降低（图2E）；胶带移除实验亦证实remodelin显著改善感觉运动功能（图2F）。综上，卒中后第3–7天抑制NAT10可减小梗死并促进运动功能恢复。 
图2 抑制NAT10促进PT小鼠功能恢复 为全面评估干预NAT10 的治疗时间窗，检测了PT 后3 h 与6 h 的NAT10 表达。Western blot 显示，梗死周围区NAT10 在6 h 已显著升高（图2G）。此时点提前给予remodelin 预处理，同样可显著缩小梗死体积（Nissl 染色，图2H–J）。鉴于溶栓治疗时间窗狭窄是临床共识，扩大治疗窗仍是迫切需求，后续所有实验均统一在PT 后第3–7 天给予remodelin，以模拟“延迟干预”的临床可行方案。 3.药理学抑制NAT10可减弱卒中后梗死周围皮层星形胶质细胞的活化 免疫荧光显示，PT后梗死周围皮层内NAT10 在神经元和星形胶质细胞中丰富，但在小胶质细胞几乎检测不到（图3A）。于术后第3–7 天给予remodelin 后，Western blot 结果显示：神经元标志NeuN 无组间差异，而remodelin 显著逆转了卒中诱导的GFAP及补体C3上调（图3B、C）。免疫荧光进一步证实：卒中后第8 天，remodelin 组梗死周围皮层星形胶质细胞反应性明显低于溶剂组（图3D、E）。 
图3 抑制NAT10可减少梗死周围皮层内神经毒性星形胶质细胞反应 进一步检测NAT10 对星形胶质细胞阶段特异性表型转换的影响。如图3F 所示，PT 卒中后梗死周围区A1 型星形胶质细胞特异性转录本（Ligp1、Psmb8、H2d1、Ggta1、Gbp2）显著上调；Remodelin 抑制NAT10 后，这些A1 转录本明显下调，而A2 型转录本（Ptx3、Tm4sf1、Slc10a6、Cd14、Emp1）无变化。小胶质细胞是脑内主要免疫细胞，可呈细胞毒性或神经保护表型，进一步评估NAT10 对其影响。PT 后第8 天，梗死周围区M1 型（Il1b、Nos2）、M2a 型（Tgfb、Arg1）及M2c 型（Il10、Socs3）小胶质细胞相关转录本均升高；NAT10 抑制使Il1b、Nos2 下调，提示M1 型比例减少，并部分促进向M2a 型转化（Tgfb 上调）。此外，Remodelin 组梗死周围区Il6、Tnfa 水平显著低于溶剂组（图3G）。 综上，抑制NAT10 可缓解PT 卒中后梗死周围皮层反应性星形胶质细胞的神经毒性。 4. 星形胶质细胞特异性敲低NAT10可进一步提升卒中后功能恢复 进一步探究特异性敲低星形胶质细胞NAT10 对PT 卒中后功能恢复的影响。实验流程如图4A：于卒中前28 天在预定梗死灶位点微注射AAV-gfaABC1D-shNat10（星形胶质细胞特异性敲低NAT10 病毒）或AAV-gfaABC1D-shScr（对照病毒），卒中后第7 天进行行为学检测并取脑行Nissl 染色。Western blot 证实病毒转导效率（图4B），免疫荧光显示转导仅发生于梗死周围区星形胶质细胞（图4C ）。与对照病毒相比，AAV-gfaABC1D-shNat10 显著减小PT 梗死体积（图4D、E）。行为学评估显示，预先敲低星形胶质细胞NAT10 显著改善缺血性运动与感觉功能缺陷（图4F–H）。 
图4 星形胶质细胞特异性下调NAT10可改善PT小鼠的功能恢复 NAT10在神经元中也呈高表达（图3A），进一步探讨神经元特异性敲低NAT10 对缺血性脑损伤的影响。于卒中前7 天在预定梗死灶位点微注射LV-hSyn-shNat10（神经元特异性敲低NAT10 的慢病毒）或LV-hSyn-shScr（对照病毒），卒中后第7 天检测梗死体积。Western blot 证实病毒转导效率，免疫荧光显示转导仅发生于大脑皮层神经元。Nissl 染色结果显示，LV-hSyn-shNat10 组与对照组梗死体积无显著差异。此外，体外原代神经元经3 h 氧糖剥夺（OGD）后存活率显著下降，remodelin 处理未能挽救这一损伤表型，提示抑制神经元NAT10 并无神经保护作用。 综上，星形胶质细胞而非神经元中的NAT10 下调可介导神经保护并促进卒中小鼠的功能恢复。 5. 抑制NAT10可降低ac4C水平并减轻自噬 团队通过点杂交结果显示，缺血显著升高梗死周围区ac4C，而药物抑制NAT10 可逆转这一升高（图5A）。进一步检测梗死周围皮层组织，发现LC3B-II 升高、p62 降低，NAT10 抑制显著改善PT 后第8 天的这一变化（图5B）。梗死周围区星形胶质细胞LC3B 免疫荧光亦证实该效应。PT 急性期组织检测同样显示，remodelin 处理可降低LC3B-II 表达。 随后在原代小鼠星形胶质细胞氧糖剥夺（OGD）模型中验证NAT10 对ac4C 及自噬的影响。Western blot 显示，OGD 后NAT10 随时间依赖性升高（图5C）；OGD 亦诱导LC3B-II 升高、p62 降低，证实自噬激活。点杂交表明，OGD 升高ac4C，remodelin 可逆转该变化，溶剂对照无效（图5D）；同时remodelin 也阻断OGD 引起的LC3B-II 升高与p62 下降（图5E）。与药理学结果一致，Lenti-shRNA-Nat10 敲低显著抑制OGD 诱导的LC3B-II 升高；反之，Lenti-Nat10 过表达则进一步增加OGD 后LC3B-II 水平。综上，NAT10 在体内外均可调控ac4C 水平及LC3B 积聚，进而影响星形胶质细胞自噬。 
图5 NAT10通过ac4C修饰参与自噬调控 使用tandem mRFP-GFP-LC3 腺病毒转染原代小鼠星形胶质细胞，实时监测自噬流：GFP 在溶酶体酸性环境中淬灭，RFP 则稳定存在；黄色斑点（GFP+RFP）代表未与溶酶体融合的自噬小体，红色斑点（仅RFP）代表自噬溶酶体。图5F、G 显示：OGD 显著增加黄色及红色斑点/细胞数量；Remodelin 处理后，黄色与红色斑点均回落至基线，提示其通过降低整体自噬流而非阻断溶酶体降解，从而减少LC3 积聚。 6. NAT10正向调控PT小鼠梗死周围皮层TIMP1的表达 
图6 NAT10通过ac4C修饰增强Timp1 mRNA的翻译 7. NAT10通过TIMP1调控原代小鼠星形胶质细胞OGD诱导的自噬 在原代小鼠星形胶质细胞中转染Timp1 siRNA。敲低TIMP1 显著降低其蛋白水平（图7A），并逆转OGD 引起的LC3B-II 与TIMP1 升高（图7B）。Lenti-Nat10 过表达可增强LC3B-II，而该效应在共转Timp1 siRNA 后被抑制（图7C）。 
图7 NAT10通过TIMP1调控星形胶质细胞自噬 综上，抑制TIMP1 可阻断NAT10 介导的自噬激活。利用CRISPR-dCasRx 系统进一步验证ac4C 对TIMP1 的特异性调控。将NAT10 与失活CasRx 融合（dCasRx-NAT10），在gRNA 引导下将ac4C“写入”Timp1 c 基序（图7D）。设计两条gRNA：gRNA-511（+511–+530）与gRNA-612（+612–+631）。共转dCasRx-NAT10 与任一gRNA 均显著提升Timp1 c 基序ac4C 水平（图7E、F），并伴随TIMP1 与LC3B-II 蛋白表达升高（图7G）。因此，NAT10 通过ac4C 修饰Timp1 mRNA 提高TIMP1 表达，从而调控OGD 诱发的星形胶质细胞自噬。 8. NAT10介导的TIMP1 调控促进PT 卒中模型中的脑功能恢复 
图8 TIMP1介导NAT10对PT小鼠功能恢复的损害作用 利用AAV-gfaABC1D-shTimp1 特异性敲低TIMP1。如图9A 所示，于卒中前28 天在预定梗死灶微注射AAV-gfaABC1D-shTimp1 或对照病毒，术后第7 天行行为学检测并取脑Nissl 染色。Western blot 与免疫荧光分别证实病毒转导效率及星形胶质细胞特异性（图9B、C）。结果显示，shTimp1 组梗死体积显著小于shScr 组（图9D、E）；然而，当星形胶质细胞自噬被AAV-gfaABC1D-shAtg5 特异性阻断后，这种梗死体积减小效应消失，表明TIMP1 的促损伤作用依赖于自噬通路。行为学三项评估显示，星形胶质细胞TIMP1 敲低显著改善缺血所致的运动与感觉功能障碍（图9F–H）。 
图9 星形胶质细胞TIMP1下调促进PT小鼠功能恢复 综上，Timp1 mRNA 是NAT10 介导的卒中后不良结局的关键靶点之一；特异性抑制星形胶质细胞TIMP1 可通过削弱自噬促进脑修复。 1、本研究首次证实，NAT10 在卒中患者及PT 小鼠梗死周围区均显著升高，并进一步通过随机化小鼠实验揭示其调控卒中后功能恢复的关键作用。 2、本研究首次发现，梗死周围皮层ac4C 总量显著升高，且该升高由缺血诱导的NAT10 上调所致。 3、本研究证实，NAT10 催化Timp1 mRNA ac4C 修饰并增强其翻译，进而促进卒中后星形胶质细胞自噬。 4、本研究深入阐明抑制 NAT10-Timp1乙酰化-自噬轴 可促进功能恢复，不仅有助于卒中治疗，也可能为神经和精神相关疾病提供新思路参考。 【Eur Heart J】陆军军医大学曾春雨联合福建医科大学陈良龙团队发现NAT10通过mRNA ac4C乙酰化促进血管重塑 【Nat Commun】山东大学齐鲁医院马道新团队首次绘制肺癌“RNA修饰-免疫-治疗”调控链，为开发癌基因靶向药物治疗提供方案 针对医生/科研人员/硕博士学生研究人员提供临床实验和患者招募、不同疾病全国内多中心队列样本搜集、省基金和国科金申请咨询、CNS文章实验方案沟通、同行业专家文章合作、最新临床技术指南分享、国际疾病研究进展、科研成果发布、专利申请和转化、投融资对接等，为医生临床药物和实验启动，科研实验项目、基金申请和成果转化提供资源便利。 针对患者/家属/家长提供专家门诊信息、挂号预约、临床用药、基因检测问诊、临床实验入组、招募入组，为患者提供便利、节省看病费用和时间、对称用药信息、预后生活质量管理等，延长生命和改善生活质量。 针对企业/厂商/公司提供新技术介绍、专家和临床资源整合、临床药物和实验启动、重大成果转化宣传、终端客户市场对接、科研和临床资源赋能，为厂商和科技公司节省费用开支、构建销售网络、扩大规模和市场提供平台资源以及深度赋能。 针对不同疾病【心内科、骨科、神经内科、肿瘤科、普外科、血液科、儿科、皮肤科、感染科疾病等】设置【药物临床试验、创新医疗器械成果、患者招募、重大成果发布、手术指南发布】。 不同研究方向设置【药物临床试验、医疗器械创新、微生物、肿瘤、免疫、心脑血管、感染疾病、基因编辑、测序技术等】。 不同组学研究技术设置【创新医疗器械、药物实验、微生物、表观遗传、单细胞、空间组学、外泌体、代谢组、蛋白组、免疫组、多组学】。 临床实验启动、药物实验开展、患者招募、创新技术启动、大学科研机构介绍、医院口碑、科室亚专科技能、学术排名、重大新闻发布、课题组团队招聘、文章成果宣传、专利转化、投融资对接等，投稿、合作、转载授权事宜，请扫码联系。 温馨提示： 如果您是患者/家属/家长，进群请备注（如疾病信息+对接专家+姓名+具体诉求）； 如果您是医生/科研人员/硕博士学生，进群请备注（如单位+专家职称+姓名+目标需求）； 如果是厂商/企业/公司，进群请备注（如公司+职称抬头+姓名+目标效果）。 可先扫码加小编微信号，或者是长按二维码添加小编后再进相关的群，非诚勿扰。 
NAT10 作为RNA乙酰化酶的作用
NAT10 作为蛋白乙酰化酶的作用
方案设计&流程
主要内容&结果
ac4C 修饰可提高mRNA 翻译效率，对Remodelin 处理的PT 小鼠梗死周围皮层进行核糖体新生肽链复合物测序（图6A）。通过超速离心将结合在核糖体新生肽链复合物上的mRNA（RNC-mRNA）与总mRNA（input-mRNA）分离，并以“input FPKM / RNC FPKM”计算翻译效率。与假手术组相比，PT 后共有1 535 条转录本翻译效率显著升高（fold change ≥ 2，P < 0.05）；其中75 条在Remodelin 处理后翻译效率显著回落（fold change ≤ 0.5，P < 0.05，图6B）。将上述75 条转录本与自噬相关基因集进行比对，筛选出3 个候选靶点：Timp1、Thpo 和Pkd1（图6B）。RNC-Timp1 的FPKM 富集度最高，选定Timp1 作为核心靶标。qPCR 显示，PT 后Timp1 mRNA 水平显著升高，Remodelin 抑制NAT10 未能逆转该升高（图6C）；然而Western blot 却发现TIMP1 蛋白表达可被Remodelin 明显下调（图6D），提示NAT10 通过提升Timp1 mRNA 翻译效率而非改变其转录水平来调控TIMP1 表达。采用多聚核糖体分馏实验：OGD 使原代小鼠星形胶质细胞中Timp1 mRNA 大量进入多聚核糖体峰（翻译活跃）；而NAT10 抑制后，Timp1 mRNA 主要滞留于单核糖体或轻多聚核糖体峰（翻译受抑）（图6E）。
综上，NAT10 通过ac4C 修饰增强Timp1 mRNA 的核糖体结合与翻译效率，进而提高TIMP1 蛋白水平。
为确定Timp1 mRNA 上具体的ac4C 乙酰化位点，依据“CXXCXXCXX”基序规律，在其编码区（CDS）预测到3 段潜在序列，分别命名为a（+16–+35）、b（+213–+232）和c（+536–+555）位点（图6F）。以ac4C 抗体做免疫沉淀后，仅CDS 中含c 基序的片段能被PCR 成功扩增（图6G），提示该段为实际修饰区域。随后检测NAT10 与c 基序的结合：Lenti-Nat10 过表达显著增强NAT10 与c 基序的关联及ac4C 水平（图6H）；而Lenti-shRNA-Nat10 则可逆转这一结合增强（图6I）。
综上，NAT10 作为“写入酶”直接催化Timp1 mRNA c 位点ac4C 修饰，从而调控其翻译。
如图8A 所示，于卒中前7 天共微注射CRISPR-dCasRx-Nat10 与gRNA-511 或gRNA-612 至皮层，术后第7 天评估功能。Western blot 证实该策略可在正常小鼠中上调TIMP1。Nissl 染色显示，与scrambled gRNA 对照相比，共注射gRNA-511 或gRNA-612 显著增大PT 小鼠梗死体积（图8B、C）。行为学三项测试表明，预先提升TIMP1 显著加重缺血所致的运动与感觉功能障碍（图8D–F）。免疫荧光进一步显示，该策略增加梗死周围GFAP⁺星形胶质细胞数量（图8G、H），并加剧自噬激活（图8I、J）。综上，PT 卒中后NAT10 通过增强Timp1 mRNA ac4C 乙酰化上调TIMP1，进而阻碍脑损伤修复；抑制
NAT10-Timp1乙酰化-mRNA轴可促进功能恢复。
研究意义&总结
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