低浓度次氯酸促进脑卒中后期神经干细胞分化机制获揭示
低浓度次氯酸促进脑卒中后期神经干细胞分化机制获揭示
脑卒中是一种高致残率和高病死率的疾病，目前的治疗手段存在诸多局限。最近，徐州医科大学齐素华和香港大学沈剑刚团队在《中国神经再生研究（英文版）》发表重要研究成果，揭示了低浓度次氯酸在脑卒中后期神经干细胞分化中的关键作用，为脑卒中治疗提供了新的思路。
脑卒中主要分为出血性和缺血性两大类，具有极高的病死率和致残率。目前，美国食品药品监督管理局唯一批准的脑卒中溶栓药物是组织型纤溶酶原激活剂，但由于其时间窗（4.5小时）的限制，且存在出血性转化的风险，因此深入研究该疾病具有重要的临床意义。
研究表明，氧化应激分子（活性氧和活性氮）是双刃剑，不仅是脑缺血再灌注损伤的重要细胞毒性物质，而且可作为还原信号调节神经再生，其性能似乎与其产生的量密切相关。低浓度活性氧和活性氮自由基（H2O2、一氧化氮、ONOO-）能够促进缺血再灌注后神经干细胞生长、分化与迁移，而高浓度却是脑损伤的细胞毒性因子，加剧梗死面积扩大、血脑屏障破坏、脑水肿、出血转化和神经功能障碍。
次氯酸(HOCl)是应激分子中的一种强氧化剂，具有高反应性，氧化能力是其底物过氧化氢的50倍。脑卒中损伤后，外周血中大量中性粒细胞脱颗粒，释放髓过氧化物酶，在髓过氧化物酶的催化作用下，活化的中性粒细胞产生的H2O2中有80%与和Cl-反应，形成20-400 μM的HOCl。目前，低浓度HOCl是否能够促进脑缺血/再灌注损伤后内源性的神经再生尚未见报道。
最近，中国徐州医科大学齐素华和香港大学沈剑刚团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“Maintaining moderate levels of hypochlorous acid promotes neural stem cell proliferation and differentiation in the recovery phase of stroke”的研究。研究发现，脑卒中后24h，由于中性粒细胞活化，髓过氧化物酶催化生成的HOCl异常升高。高浓度HOCl可诱导缺糖缺氧后神经元凋亡，而HOCl清除剂牛磺酸明显减少缺糖缺氧后神经元凋亡。脑卒中后7-14d，脑组织中仍有少量HOCl，这些HOCl很大可能来源于脑卒中5d后活化的小胶质细胞。
体内体外实验证实，低浓度HOCl可诱导神经干细胞增殖和向神经元及星形胶质细胞方向分化，并促进β-catenin由胞浆向胞核转位。进一步研究证实，采用免疫共沉淀技术纯化β-catenin，通过质谱和点突变实验分析HOCl诱导的β-catenin氯化发现，β-catenin 酪氨酸30位点氯化可介导低浓度HOCl诱导的β-catenin的核转位。该研究提示，脑卒中后期维持低浓度HOCl对神经功能恢复发挥关键作用。
自由基损伤、炎性反应、细胞内钙离子过量、脑血管上皮细胞功能异常及酸中毒等多种发病机制参与脑卒中的发病过程。因此，实验首先观察了HOCl清除剂牛磺酸和髓过氧化物酶抑制剂对卒中大鼠梗死面积和血脑屏障通透性的保护作用，并探索了牛磺酸对神经元活力的保护作用，同时还通过体内实验和共培养实验验证了脑卒中前期，中性粒细胞产生大量的HOCl，脑卒中后期，小胶质细胞活化产生少量的HOCl。并且共培养实验还发现，小胶质细胞在缺糖缺氧条件下产生的少量HOCl促进神经干细胞增殖，而中性粒细胞在缺糖缺氧条件下产生的大量HOCl抑制神经干细胞增殖（图1）。
脑卒中7d（内源性HOCl含量高），外源性HOCl处理减少Nestin阳性和Sox2阳性神经干细胞数量，脑卒中10d（内源性HOCl含量低），外源性HOCl处理增加 Nestin阳性和Sox2阳性神经干细胞数量（图2），提示脑卒中后期维持低浓度HOCl促进神经干细胞增殖。同时，体外实验还表明，在缺糖缺氧条件下，低浓度HOCl促进神经干细胞向神经元（Tuj-1阳性细胞）和星形胶质细胞(GFAP阳性细胞)方向分化，抑制神经干细胞向少突胶质细胞(CNP阳性细胞)方向分化。低浓度HOCl促进神经干细胞分化的具体机制，可能与促进β-catenin核转位有关。通过免疫共沉淀实验和质谱技术验证，β-catenin 酪氨酸30位点氯化介导低浓度HOCl诱导的β-catenin的核转位（图3）。因此，脑卒中后期胶质细胞来源的低浓度HOCl，可能通过β-Catenin氯化修饰介导β-Catenin入核促进神经再生；维持一定低水平的HOCl，将可能是对脑缺血损伤后期神经修复的一个重要机制。
图1：小胶质细胞在缺糖缺氧条件下产生的少量HOCl促进神经干细胞增殖，而中性粒细胞在缺糖缺氧条件下产生的大量HOCl抑制神经干细胞增殖（图源：Huang et al., Neural Regen Res, 2025）
图2：脑卒中7d（内源性HOCl含量高），外源性HOCl处理减少Nestin阳性和Sox2阳性神经干细胞数量，脑卒中10d（内源性HOCl含量低），外源性HOCl处理增加Nestin阳性和Sox2阳性神经干细胞数量（图源：Huang et al., Neural Regen Res, 2025）
图3：β-catenin 酪氨酸30位点氯化介导低浓度HOCl诱导的β-catenin的核转位（图源：Huang et al., Neural Regen Res, 2025）
研究显示，低浓度HOCl能够促进神经干细胞增殖和分化，在脑卒中后神经功能修复中起非常重要作用。虽然脑卒中早期的炎症反应所产生的高浓度HOCl可以介导神经元损伤，但是，缺血性脑卒中恢复期活化的小胶质细胞可以分泌少量HOCl，低浓度的HOCl能够诱导神经干细胞β-catenin核转位。β-catenin 酪氨酸30位点氯化介导低浓度HOCl诱导的β-catenin的核转位，进而促进神经干细胞增殖和分化，促进神经功能恢复。本研究为精准调控细胞氧化还原信号提供了新的思路。在脑卒中急性期通过抗炎抗氧化治疗抑制HOCl的生成，而在脑卒中恢复期维持低浓度的HOCl则可以作为细胞还原信号以促进神经干细胞生长和神经再生，此研究为精准调控氧化还原信号而促进脑卒中后神经损伤修复提供新的理论支持。值得一提的是，研究也存在一定的局限性。由于技术限制，该研究无法将精准监测脑卒中后内源性HOCl的动态变化，有关脑卒中患者的HOCl水平与神经损伤和修复的作用进一步研究。