Nat Neurosci：為什么腦卒中總突然發(fā)作？慕尼黑大學團隊揭示Foxf2通過Tie2信號維持血腦屏障完整性機制

腦小血管病（SVD）是一種常見的慢性腦血管疾病，其發(fā)病機制尚不明確。遺傳學研究已確定FOXF2是SVD和卒中的一種重要風險基因。FOXF2編碼一種轉錄因子，主要在腦周細胞和內(nèi)皮細胞（ECs）中表達；然而，其在腦血管疾病中的具體作用機制仍不清楚。

基于此，2025年12月15日，慕尼黑大學Martin Dichgans研究團隊在《nature neuroscience》雜志發(fā)表了“The stroke risk gene Foxf2 maintains brainendothelial cell function via Tie2 signaling”揭示了卒中風險基因Foxf2通過Tie2信號通路維持腦內(nèi)皮細胞功能。

本研究發(fā)現(xiàn)，轉錄因子Foxf2在腦血管內(nèi)皮細胞中通過激活Tie2信號通路維持血腦屏障完整性和血管功能。成年小鼠內(nèi)皮細胞特異性敲除Foxf2會導致血腦屏障滲漏，并在實驗性卒中后加重腦損傷。蛋白質(zhì)組學分析顯示，無論是Foxf2缺陷的小鼠腦內(nèi)皮細胞，還是缺乏FOXF2的人誘導多能干細胞來源的內(nèi)皮細胞，Tie2通路相關蛋白均顯著下調(diào)，進而導致一氧化氮生成減少、功能性充血受損和梗死面積擴大。值得注意的是，使用Tie2激動劑AKB-9778可有效逆轉這些不良效應。該研究揭示了Foxf2調(diào)控的Tie2信號通路在腦小血管病和卒中中的關鍵保護作用，為開發(fā)新型治療策略提供了重要靶點。

圖一 Foxf2通過直接激活Tie2維持腦血管功能

作者首先探究了轉錄因子 Foxf2 在腦血管內(nèi)皮細胞中的關鍵作用。通過單細胞RNA測序發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxf2幾乎只在內(nèi)皮細胞和周細胞中表達，而在神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞中基本不表達。為此，研究人員構建了成年小鼠內(nèi)皮細胞特異性、可誘導敲除Foxf2的模型（Foxf2iECKO）并在人源iPSC衍生的內(nèi)皮細胞中同步開展FOXF2基因敲除實驗。

結果一致顯示：缺失Foxf2/FOXF2后，Tie2、VEGFR1/2、Cldn5、Nos3等維持血管功能和血腦屏障完整性的關鍵基因顯著下調(diào)，導致內(nèi)皮細胞增殖減慢、微血管密度降低（尤其是直徑≤30 μm的小血管）并損害一氧化氮生成和血管生成能力。

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進一步通過染色質(zhì)免疫沉淀測序（ChIP-seq）證實，F(xiàn)OXF2直接結合并激活Tie2（TEK）、VEGFR2（KDR）等核心血管通路基因的啟動子區(qū)域，是這些內(nèi)皮特異性基因的直接轉錄激活因子。有趣的是，F(xiàn)oxf2缺失還導致抑制性轉錄因子Foxo1上調(diào)，可能進一步加劇血管功能障礙。

綜上，F(xiàn)oxf2通過直接調(diào)控Tie2等信號通路，維持腦微血管結構與功能，其缺陷可導致血腦屏障破壞、卒中損傷加重，為腦小血管病（SVD）和卒中提供了新的分子機制和潛在治療靶點。。

圖二 內(nèi)皮細胞中Foxf2的缺失導致血腦屏障滲漏并削弱Tie2信號傳導

為進一步驗證Foxf2在血腦屏障（BBB）中的作用，研究者在內(nèi)皮特異性敲除Foxf2的小鼠（Foxf2iECKO）中注射多種分子量不同的熒光示蹤劑。結果發(fā)現(xiàn)，從1 kDa到65 kDa的物質(zhì)均能滲入腦實質(zhì)且被海馬神經(jīng)元等細胞攝取，而對照小鼠無此現(xiàn)象。類似地，在人腦小血管病（SVD）患者組織中也觀察到明顯的纖維蛋白原外漏，提示BBB破壞是SVD的重要特征。

通過全腦定量分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxf2iECKO小鼠的BBB滲漏廣泛存在，且分布模式與血管密度變化無關，偶見微出血，進一步說明其機制源于屏障功能障礙而非血管丟失。

蛋白質(zhì)組學分析顯示，F(xiàn)oxf2缺失導致腦內(nèi)皮細胞中Tie2及其下游通路蛋白（如Nos3、Cldn5、Cdh5、Rap1b等）顯著減少，影響“內(nèi)皮屏障建立”和“一氧化氮代謝”；同時，氧化應激相關蛋白（如Prdx、Sod2）上調(diào)，提示細胞處于應激狀態(tài)。

綜上，F(xiàn)oxf2通過維持Tie2信號和緊密連接結構，對血腦屏障完整性至關重要，其缺失可直接導致BBB滲漏，模擬人類小血管病的病理特征。

圖三 Foxf2-Tie2軸維持血腦屏障完整性并減輕缺血性腦損傷

作者發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細胞中的轉錄因子Foxf2通過激活Tie2信號通路對維持血腦屏障完整性和腦血管功能至關重要。在內(nèi)皮特異性敲除Foxf2的小鼠（Foxf2iECKO）中功能性充血顯著減弱，一氧化氮合成減少，血管屏障蛋白（如Cldn5、Tjp1）表達下降，導致血腦屏障滲漏；

在中風模型中，這些小鼠表現(xiàn)出更大的梗死體積、更嚴重的神經(jīng)功能缺損以及膠質(zhì)終足斷裂、基底膜損傷等微血管病理改變。而使用Tie2激活劑AKB-9778治療48小時后，上述異常均被有效逆轉：Tie2通路相關蛋白恢復，腦血流反應改善血腦屏障修復，中風損傷減輕。值得注意的是，即使在中風發(fā)生2小時后才開始給藥，AKB-9778仍能顯著改善預后。此外，該藥物還能上調(diào)Foxf2表達，可能形成正向調(diào)控環(huán)路。

這些結果表明，F(xiàn)oxf2-Tie2軸是維持腦血管穩(wěn)態(tài)和抵抗缺血損傷的關鍵機制，靶向激活Tie2有望成為治療腦小血管病和急性卒中的有效策略。

圖四 FOXF2缺失抑制TIE2–NO信號，而AKB-9778可有效挽救這一缺陷

為驗證Foxf2–Tie2通路在人類細胞中的作用，研究者利用人誘導多能干細胞來源的內(nèi)皮細胞（iECs）比較FOXF2敲除（FOXF2KO）與野生型（WT）細胞的差異。結果顯示，F(xiàn)OXF2缺失導致TIE2、NOS3等關鍵蛋白表達下降，Tie2及其下游信號（如pAKT、pFOXO1）活性減弱，一氧化氮（NO）生成顯著減少。

使用Tie2激活劑 AKB-9778 或天然配體 Ang1 處理后，這些缺陷均被有效逆轉：Tie2磷酸化恢復，F(xiàn)OXO1活性回升，NO產(chǎn)量顯著提高。免疫染色和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)均與小鼠實驗高度一致。

這表明，F(xiàn)OXF2通過調(diào)控TIE2信號維持人內(nèi)皮細胞功能，而靶向激活Tie2可挽救FOXF2缺失引起的血管功能障礙，進一步支持該通路在人類腦血管疾病中的治療潛力。

總結

本研究闡明Foxf2通過Tie2通路維持腦血管穩(wěn)態(tài)，揭示其在卒中和小血管病中的關鍵作用，并為靶向Tie2的內(nèi)皮保護治療提供了理論依據(jù)和轉化前景。

文章來源

https://doi.org/10.1038/s41593-025-02136-5

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