ACSL4通过调节VGLL4和脂质代谢促进神经炎症新机制

小鼠和细胞

为了确定ACSL4是否参与LPS诱导的神经炎症，作者首先检测了LPS诱导2小时后的原代小胶质细胞中ACSL4的表达，结果显示ACSL4 mRNA和蛋白的表达显著增加。此外，ACSL4在正常情况下或LPS诱导后主要定位于细胞质中。这些结果表明，LPS诱导后原代小胶质细胞中ACSL4的表达增加（图1）。

为了评估ACSL4对小胶质细胞介导的炎症的影响，作者用靶向ACSL4的特异性siRNA转染BV2细胞(小鼠小胶质细胞)，然后在LPS诱导后检测促炎细胞因子的产生。结果发现沉默ACSL4可降低LPS诱导后BV2小胶质细胞中TNFA、IL-6和IL-1b mRNA水平。表明在LPS诱导下，敲低ACSL4减少了促炎细胞因子的产生（图2）。作者进一步研究了ACSL4促进LPS引发的炎症细胞因子产生的潜在分子机制，分析了由TLR4信号通路激活的关键下游信号分子的水平，包括P65、细胞外调节蛋白激酶（ERK）和c-Jun N-末端激酶（JNK）。发现在ACSL4敲低的细胞中，促炎细胞因子的表达降低可能是NF-κB信号激活降低的结果，而不是由于铁死亡率降低所致（图3）。

与对照组相比，处理组共鉴定出203个基因为差异表达基因（DEGs），其中157个DEGs下调，46个DEGs上调。与促炎细胞因子产生的减少一致，与炎症反应相关的通路活性发生了显著变化，包括NF-kappa B信号通路、类风湿性关节炎、TNF信号通路、病毒蛋白与细胞因子及细胞因子受体的相互作用等通路。此外，ACSL4以非铁死亡依赖性方式调节炎症细胞因子的产生，而脂质代谢相关途径的基因的表达没有明显变化（图4）。作者还发现ACSL4敲低的小胶质细胞中，VGLL4的表达增加。通过系列实验研究证实ACSL4可能通过降低VGLL4的表达来促进炎症因子的产生（图5）。

先前的研究表明，ACSL4通过调节脂质代谢促进炎症细胞因子的产生。作者评估了敲低ACSL4后是否会改变LPS诱导的脂质代谢。结果发现对照和敲低ACSL4的小胶质细胞中脂质种类发生显著变化，比如与对照组相比，ACSL4敲低后磷脂(PE、PC、PA、PI和PG)、鞘脂(Ger、SM)和脂肪酸(FA)种类水平显著降低。这些结果表明ACSL4可能通过调节BV2小胶质细胞中的脂质组成来调节炎症过程（图6）。

由于来自活化小胶质细胞的炎症细胞因子会降低神经元活力，作者研究发现与ACSL4沉默的BV2细胞共培养的神经元比对照组的神经元存活更多，表明体外小胶质细胞中ACSL4敲低降低了神经元的杀伤能力。

为了探究ACSL4在体内是否在神经炎症中发挥重要作用，作者首先通过腹腔注射LPS建立动物模型，随后评估炎症反应。结果发现ACSL4 敲低可在体内减轻LPS诱导的神经炎症（图7）。小胶质细胞诱导的神经炎症与帕金森病(PD)的进展有关，作者进一步评估了ACSL4是否影响帕金森病急性l-甲基-4-苯基-l，2，3，6-四氢吡啶（MPTP）小鼠模型中的小胶质细胞反应。发现在MPTP PD模型中，ACSL4的敲低减少了神经炎症，并减轻了酪氨酸羟化酶阳性（Th+）神经元的变性（图8）。