神经病理性疼痛（NP）是一种由周围神经损伤或疾病（如糖尿病和癌症）引发的慢性疼痛状态，给患者带来严重的心理和经济负担。尽管其发病机制尚未完全阐明，但持续的神经炎症和脊髓背角（SDH）突触失调已被证实为关键驱动因素。小胶质细胞作为中枢神经系统的主要免疫细胞，在调控神经炎症和突触修剪过程中发挥核心作用。然而，小胶质细胞的代谢紊乱，尤其是脂质代谢失衡，如何影响其功能并促进NP的发生和发展，仍缺乏深入理解。发表于《Journal of Neuroinflammation》的研究“FOXA2 regulated by HDAC3-mediated deacetylation attenuates neuropathic pain by modulating microglial lipid metabolism and synaptic pruning dysregulation”;对小胶质细胞代谢与NP之间的关系进行了探讨。
本研究聚焦于转录因子FOXA2在小胶质细胞脂质代谢中的调控作用，利用小鼠SNI模型和LPS刺激的体外实验，结合免疫荧光、透射电子显微镜、qRT-PCR、Western blot以及转录组测序等技术，探讨FOXA2通过HDAC3介导的去乙酰化机制调控CPT1A表达，从而恢复脂质代谢稳态、缓解神经炎症和突触修剪失调。该研究揭示了小胶质脂质代谢作为NP潜在治疗靶点的意义，为开发新型疼痛管理策略提供了理论基础。
为明确FOXA2与NP的关联，研究团队首先通过spared神经损伤（SNI）构建小鼠NP模型，发现SNI小鼠术侧后爪的机械缩足阈值（PWT）显著降低，冷痛撤退潜伏期延长，证实模型构建成功。进一步通过 Western blot 和 qRT-PCR 检测发现，SNI术后 4天起，小鼠脊髓背角中 FOXA2 的蛋白和 mRNA 水平均显著下调，并持续至术后 14 天。
免疫荧光染色结果显示，FOXA2主要与小胶质细胞标志物 Iba-1 和神经元标志物 NeuN 共定位，且 SNI 模型小鼠脊髓背角小胶质细胞中 FOXA2的荧光强度明显降低。在体外实验中，脂多糖（LPS）刺激原代小胶质细胞和 BV2 细胞后，FOXA2的蛋白和 mRNA 表达同样显著下降，荧光强度也明显减弱。这些结果表明，FOXA2表达下调可能参与 NP 的病理进程，为后续机制研究奠定基础。
Figure 1. 神经病理性疼痛进展中FOXA2表达降低
为验证 FOXA2 的功能，研究团队通过鞘内注射 AAV 载体实现脊髓背角 FOXA2 的过表达或敲低，Western blot 和 qRT-PCR 结果证实干预有效。行为学检测显示，与对照组（SNI+AAV-NC）相比，FOXA2 过表达小鼠（SNI+AAV-Foxa2?）的术侧机械痛和冷痛敏感性显著降低，而 FOXA2 敲低则会加剧疼痛反应，且对侧后爪无明显变化。
开放场试验（OFT）结果显示，各组小鼠的总运动距离和中心区域活动次数无统计学差异，表明 AAV 干预不影响小鼠运动功能，排除了运动障碍对疼痛评估的干扰。该研究结果明确了 FOXA2 在 NP 中的镇痛作用，为靶向 FOXA2 的治疗策略提供了直接证据。
Figure 2. 脊髓中FOXA2过表达可诱导镇痛效应
为探究 FOXA2 发挥作用的分子机制，研究团队对 SNI+AAV-NC 和 SNI+AAV-Foxa2?组小鼠的脊髓组织进行转录组测序，GO 和 KEGG 富集分析显示，差异表达基因显著富集于脂质代谢相关通路。BODIPY 染色结果显示，SNI 损伤会导致脊髓背角小胶质细胞激活并伴随脂滴（LDs）积累，而 FOXA2 过表达可显著逆转这一现象；同时，FOXA2 过表达还能降低脊髓组织中脂质过氧化产物 MDA 的水平，提示其可减轻脂质毒性相关的氧化损伤。
体外实验中，LPS 刺激会导致原代小胶质细胞脂滴数量和活性氧（ROS）水平显著升高，而 FOXA2 过表达（oeFoxa2）可有效降低上述指标，FOXA2 敲低（siFoxa2）则会加剧脂滴积累和 ROS 产生，且脂滴降解诱导剂福司柯林可逆转这一效应。这些结果表明，FOXA2 通过调节小胶质细胞脂质代谢稳态，减轻氧化应激损伤，进而缓解 NP。
Figure 3. FOXA2减轻脂质毒性与氧化应激
鉴于ROS主要来源于线粒体电子传递过程，研究团队进一步探究FOXA2对线粒体功能的影响。透射电镜（TEM）观察发现，SNI 小鼠小胶质细胞线粒体肿胀、板层嵴减少，而FOXA2敲低会导致线粒体肿胀、碎片化和空泡化更显著。JC-1染色结果显示，SNI 和FOXA2敲低均会降低线粒体膜电位，而FOXA2过表达可促进其恢复。
体外实验中，FOXA2过表达能减少LPS诱导的原代小胶质细胞线粒体 ROS（mtROS）产生，减轻线粒体膜电位去极化，并恢复ATP生成水平；而FOXA2敲低则会模拟 LPS的作用，导致线粒体功能障碍，福司柯林处理可部分逆转该效应。上述结果证实，FOXA2 通过维持线粒体结构和功能完整性，改善小胶质细胞能量代谢，为其发挥抗炎和突触调节功能提供保障。
Figure 4. FOXA2消融导致线粒体功能障碍和能量代谢受损
考虑到线粒体功能障碍与炎症反应的密切关联，研究团队进一步探究 FOXA2 对小胶质细胞极化状态的影响。免疫荧光染色结果显示，SNI 模型小鼠（SNI+AAV-NC 组）脊髓背角中小胶质细胞的促炎标志物 CD86 阳性细胞比例显著升高，抗炎标志物 CD206 阳性细胞比例明显降低；而 FOXA2 过表达式（SNI+AAV-Foxa2?组）可显著逆转这一趋势，增加 CD206 表达，减少 CD86 表达。
体外实验中，LPS 刺激原代小胶质细胞后，CD86 阳性细胞比例升高、CD206 阳性细胞比例降低，FOXA2过表达（oeFoxa2）可有效恢复二者平衡，而 FOXA2 敲低（siFoxa2）则会加剧极化失衡，且脂滴降解诱导剂福司柯林可逆转 siFoxa2 的效应。
这些结果表明，FOXA2 通过调节小胶质细胞脂质代谢，促进其从促炎表型向抗炎表型转化，进而减轻神经炎症，为缓解 NP 提供了重要支撑。
Figure 5. FOXA2调节小胶质细胞的炎症因子水平
FOXA2 恢复小胶质细胞突触修剪功能，纠正突触失衡
神经病理性疼痛的核心病理特征之一是脊髓背角神经环路的兴奋性/抑制性（E/I）突触失衡，而小胶质细胞的突触修剪功能异常可能是重要诱因。研究团队通过免疫荧光共定位分析发现，SNI模型小鼠脊髓背角 I–II 层中，抑制性突触标志物VGAT与 Gephyrin的比值显著降低，兴奋性突触标志物VGLUT2 与 PSD95的密度明显升高；而FOXA2过表达可显著改善这一突触失衡，FOXA2敲低则会加剧失调。
透射电镜（TEM）观察显示，SNI和FOXA2敲低均会导致脊髓背角对称突触（抑制性突触，蓝色箭头）比例降低、不对称突触（兴奋性突触，红色箭头）比例升高，同时伴随突触后致密区（PSD）增厚和突触活性区延长，FOXA2过表达可逆转这些结构异常。进一步通过小胶质细胞吞噬功能标志物CD68检测发现，SNI+AAV-NC组和FOXA2敲低组小胶质细胞中CD68阳性细胞比例和吞噬体数量显著减少，而FOXA2过表达可恢复 CD68 表达与吞噬体数量。
此外，FOXA2 过表达还能增加小胶质细胞对兴奋性突触的吞噬，减少对抑制性突触的吞噬，而 FOXA2 敲低则呈现相反效应。这些结果证实，FOXA2可通过恢复小胶质细胞的突触修剪功能，纠正脊髓背角的 E/I 突触失衡，从而缓解 NP 相关的中枢敏化。
Figure 6. FOXA2促进小胶质细胞介导的突触修剪
转录组分析发现，FOXA2 过表达可显著上调脂质代谢相关基因 Cpt1a 的表达，Western blot 和 qRT-PCR 进一步证实 FOXA2 与 CPT1A 的表达呈正相关。功能验证显示，FOXA2 过表达的镇痛效应可被 Cpt1a 敲低显著逆转；同时，Cpt1a 敲低会抵消 FOXA2 介导的脂滴清除作用，升高 MDA 水平，并加剧线粒体功能障碍。
突触结构分析显示，SNI 会导致脊髓背角兴奋性突触密度升高、抑制性突触密度降低，FOXA2 过表达可恢复突触平衡，而 Cpt1a 敲低会削弱 FOXA2 对突触修剪的调控作用，减少小胶质细胞对兴奋性突触的吞噬，增加对抑制性突触的吞噬。
这些结果表明，CPT1A 作为 FOXA2 的下游靶基因，是FOXA2 调控小胶质细胞脂质代谢和突触修剪的关键介导因子。
Figure 7. FOXA2通过CPT1A调节小胶质细胞的脂质代谢和突触修剪
为明确 FOXA2 的上游调控机制，研究团队通过选择性抑制剂筛选发现，HDAC3 特异性抑制剂 RGFP966 可显著上调 BV2 细胞中 FOXA2 的表达。Co-IP 实验证实 HDAC3 与 FOXA2 存在直接相互作用，且 RGFP966 处理可提高 FOXA2 的乙酰化水平。
双荧光素酶报告基因和 ChIP-qPCR 实验显示，FOXA2 通过结合 Cpt1a 启动子的结合位点 3 调控其转录，而 HDAC3 过表达会抑制 FOXA2 与该位点的结合。体内实验中，鞘内注射 RGFP966 可显著缓解 SNI 小鼠的疼痛行为，减少脊髓背角脂滴积累，抑制促炎因子表达，上调抗炎因子水平。
这些结果表明，HDAC3 通过去乙酰化修饰抑制 FOXA2 的转录活性，进而调控 CPT1A 表达和小胶质细胞功能。
Figure 8. FOXA2受HDAC3酶活性和表达水平变化的调控
该研究首次揭示了 HDAC3-FOXA2-CPT1A 信号轴在神经病理性疼痛中的关键调控作用：SNI 或 LPS 刺激会导致小胶质细胞中 HDAC3 活性升高，通过去乙酰化修饰抑制 FOXA2 的转录功能，进而下调 CPT1A 表达，导致小胶质细胞脂质代谢紊乱、脂滴积累和线粒体功能障碍，最终引发神经炎症加剧和突触修剪失调，促进 NP 发生发展。
而 FOXA2 过表达或 HDAC3 抑制可通过恢复 CPT1A 介导的脂肪酸氧化，改善小胶质细胞代谢稳态，促进其向抗炎表型转化，恢复正常的突触修剪功能，从而缓解神经病理性疼痛。
这一发现不仅阐明了小胶质细胞脂质代谢在 NP 发病机制中的核心地位，还为临床治疗提供了全新的靶点。通过靶向调控 HDAC3-FOXA2-CPT1A 轴，恢复小胶质细胞代谢与功能平衡，有望成为治疗神经病理性疼痛的有效策略。
abinScience为本研究提供了HRP 偶联二抗（TF690314），作为 Western blot 实验的关键信号检测工具，为解析 “HDAC3-FOXA2-CPT1A 轴调控小胶质细胞脂质代谢、改善突触修剪紊乱进而缓解神经病理性疼痛” 的核心机制提供了可靠的蛋白表达验证支撑。abinScience 品牌创立于法国斯特拉斯堡，依托该地区卓越的科研创新生态，专注于高质量生命科学试剂的研发与生产。abinScience始终秉持“Empowering Bioscience Discovery”的愿景，致力于为全球科研人员提供高效、可靠的实验解决方案，赋能前沿生命科学研究。
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