Microglial SRGN aggravates neuroinflammation after ischemic stroke via interacting with CD44

1.논문 제목: Microglial SRGN aggravates neuroinflammation after ischemic stroke via interacting with CD44

2.저자명: Yi Qian, Lixuan Yang, Jian Chen, Na Zhang, Yuting Gu, Xiaofei Bao, Shuxuan Xie, Hai Yu, Yanchun Chen, Chao Zhao, Yun Xu

3.출처 및 게제일: Journal of Neuroinflammation, 29 January 2024

4.DOI: http://dio.org/10.1186/s12974-024-03026-6.

5.Abstract: Ischemic stroke triggers severe neuroinflammation driven largely by activated microglia. This study investigated the role of Serglycin (SRGN) using single-cell RNA sequencing, MCAO mouse models, and knockout mice. SRGN was markedly upregulated in microglia during the acute phase after stroke. Recombinant SRGN increased infarct volume, neurological deficits, and inflammatory responses, whereas Srgn deficiency produced protective effects. Mechanistically, SRGN interacted with CD44, activated NF-κB signaling, enhanced HIF-1α-dependent glycolysis, and promoted pro-inflammatory cytokine production. Blocking CD44 or inhibiting NF-κB or glycolysis significantly reduced these effects. The findings identify the SRGN–CD44 axis as a key regulator of microglial activation and suggest it as a potential therapeutic target for ischemic stroke.

6.한글 초록 요약본: 허혈성 뇌졸중에서는 microglia의 과도한 활성화가 신경염증을 악화시키지만, 이를 조절하는 기전은 충분히 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 SRGN의 역할을 규명하기 위해 single-cell RNA sequencing, MCAO 마우스 모델, knockout 마우스를 이용하였다. SRGN은 허혈 후 microglia에서 크게 증가하였으며, SRGN을 투여하면 뇌경색 크기와 염증반응, 신경학적 손상이 악화되었다. 반대로 Srgn 결손은 이러한 변화를 감소시켰다. SRGN은 CD44와 결합하여 NF-κB와 HIF-1α 매개 glycolysis를 활성화하고 염증성 사이토카인 생성을 촉진하였다. 따라서 SRGN-CD44 signaling은 허혈성 뇌졸중의 신경염증을 조절하는 중요한 치료 표적으로 제시되었다.

7.한글 논문 요약본

 7-1: Introdiction: 허혈성 뇌졸중은 높은 사망률과 장애를 유발하며, 혈류 재개통 이후에도 지속되는 신경염증이 예후를 악화시킨다. Microglia는 허혈 후 가장 먼저 활성화되는 면역세포로 염증성 사이토카인을 분비하여 뇌손상을 증폭시킨다. SRGN은 면역세포에서 발현되는 proteoglycan으로 염증 조절에 관여하지만, 뇌졸중에서의 역할은 거의 알려져 있지 않았다. 또한 SRGN의 수용체인 CD44는 면역반응을 조절하는 분자로 알려져 있으나 두 분자의 상호작용은 규명되지 않았다. 이에 저자들은 SRGN-CD44 signaling이 microglia 활성화와 신경염증에 미치는 영향을 규명하고자 하였다.

 7-2: Methods: 연구진은 MCAO 마우스 모델을 이용하여 시간대별 SRGN 발현을 분석하고, single-cell RNA sequencing, qPCR, Western blot, ELISA 및 면역형광염색으로 결과를 검증하였다. Srgn knockout과 Cd44 knockout 마우스를 이용하여 기능을 평가하였으며, recombinant SRGN을 투여하여 뇌경색 크기와 신경학적 기능을 비교하였다. Primary microglia에서 RNA sequencing과 Co-IP를 수행하여 SRGN-CD44 결합을 확인하고, NF-κB 억제제(JSH-23)와 glycolysis 억제제(2-DG)를 이용해 관련 신호전달 경로를 분석하였다.

 7-3: Results:

Single-cell RNA sequencing 분석 결과, SRGN은 MCAO 후 급성기(12~24시간)에 가장 크게 증가하였으며, 주로 microglia에서 특이적으로 발현되는 것으로 확인되었다. Microglia를 제거한 마우스에서는 SRGN 발현이 현저히 감소하여, microglia가 SRGN의 주요 공급원임을 입증하였다. 또한 recombinant SRGN(rSRGN)을 투여한 마우스에서는 뇌경색 크기가 증가하고 신경학적 기능이 악화되었으며, 염증성 사이토카인 발현과 신경세포 사멸도 증가하였다. 반대로 Srgn knockout 마우스에서는 뇌경색 크기가 감소하고 운동 기능이 개선되어 SRGN이 허혈성 뇌손상을 악화시키는 인자임을 확인하였다.

기전 분석에서는 SRGN이 CD44와 직접 결합하여 microglia를 활성화하는 것으로 나타났다. MCAO 후 CD44 역시 microglia에서 크게 증가하였으며, Cd44 knockout에서는 SRGN 투여에 의해 나타나는 염증반응과 뇌손상이 대부분 억제되었다. RNA sequencing 결과 SRGN은 NF-κB, TNF, JAK-STAT 및 MAPK signaling을 활성화하고 IL-1β, TNF-α, IL-6 등의 염증성 사이토카인 발현을 증가시켰다. 또한 HIF-1α 발현 증가를 통해 glycolysis를 촉진하여 glucose 소비와 lactate 생성을 증가시켰으며, NF-κB 억제제(JSH-23)와 glycolysis 억제제(2-DG)를 처리하면 이러한 염증반응이 감소하였다. 종합적으로 SRGN-CD44 signaling은 microglia의 염증 활성과 대사 재프로그래밍을 유도하여 허혈성 뇌졸중의 신경염증과 뇌손상을 악화시키는 핵심 기전임을 제시하였다.

8.대표 Figure