脑卒中（俗称中风）是导致死亡和长期残疾的主要原因，尤其是对于老龄人来说。脑卒中的平均生存时间为6-7年，许多患者存在身体残疾和晚期认知功能障碍。脑卒中后的神经功能预后取决于许多因素，包括年龄、梗死面积和部位、遗传因素以及脑修复程度。脑卒中后的脑修复包括重建血脑屏障（blood–brain barrier，BBB）结构和功能等。鉴定和表征导致BBB修复不完全的因素和过程是成功修复BBB和改善脑卒中后修复的关键。

近年来，表观遗传学作为组织修复的高阶调控机制，在脑卒中发病机制和脑卒中后修复中发挥着重要作用。表观遗传学指不依赖于DNA序列主要变化的基因表达改变，它依赖于环境因素和基因组之间的互作。三种表观遗传因素对生物体功能至关重要：DNA甲基化、翻译后组蛋白修饰（例如乙酰化、甲基化、磷酸化和泛素化）和非编码RNA。DNA甲基化模式变化是包括脑血管疾病在内的多种疾病的标志。DNA甲基化在脑卒中和调节脑卒中后BBB修复中发挥着重要作用。然而，DNA甲基化与脑卒中后BBB功能和结构完整性之间的相关性仍不清楚。

2023年02月28日，美国密歇根大学医学院Anuska V. Andjelkovic团队在《Fluids Barriers CNS》杂志发表题为“Epigenetics and stroke: role of DNA methylation and effect of aging on blood–brain barrier recovery”的研究文章，该研究通过简化基因组甲基化测序（RRBS）及对应的转录组测序（RNA-seq）分析了幼龄（young）和老龄（old）小鼠脑卒中后BBB修复的甲基化和转录组图谱，强调了可能影响BBB修复的年龄相关过程和因素。

标题：Epigenetics and stroke: role of DNA methylation and effect of aging on blood–brain barrier recovery（在血脑屏障修复中的DNA甲基化作用和衰老影响）

时间：2023-02-28

期刊：Fluids and Barriers of the CNS

影响因子：IF 6.961

技术平台：RRBS、RNA-seq等

研究摘要：

血脑屏障（BBB）功能的不完全修复是脑卒中预后的主要影响因素。脑卒中后BBB如何修复仍然未知。新的证据表明，表观遗传因素在调节脑卒中后血脑屏障（BBB）修复中起着重要作用。本研究旨在评估血栓栓塞性（thromboembolic，TE）脑卒中后脑微血管的表观遗传学和转录组表征，以鉴定限制BBB修复的潜在原因。研究结果表明，与年龄匹配的对照组相比，对从幼龄（6月龄，young组）和老龄（18月龄，old组）小鼠脑卒中后7天分离的微血管进行RNA测序（RNA-seq）和简化基因组亚硫酸氢盐测序（RRBS）分析。比对至注释基因，脑卒中后微血管的DNA甲基化分析鉴定出老龄小鼠中的11287个差异甲基化区域（DMR）和幼龄小鼠中的9818个DMR。这些DMR在编码细胞结构蛋白（如细胞连接和细胞极性、肌动蛋白细胞骨架、细胞外基质）、转运蛋白和通路（如钾跨膜转运蛋白、有机阴离子和无机阳离子转运蛋白、钙离子转运蛋白）、参与内皮细胞过程的蛋白质（如血管生成/血管生成、细胞信号传导和转录调控）基因中富集。甲基化和转录组测序的整合分析鉴定出细胞连接（occludin）、肌动蛋白重塑（ezrin）以及Rho GTPase（RhoA和Cdc42ep4）等信号通路变化。衰老作为异常甲基化的枢纽，通过结构蛋白表达（如claudin-5）的深度变化（高甲基化和抑制）以及参与内皮细胞向间质转化相关基因（如Sox9、Snai1）的激活、抗血管生成和表观遗传调控，影响BBB修复过程。这些结果表明，DNA甲基化通过调节与BBB修复相关的过程在脑卒中后BBB修复中起重要作用，并普遍与增强BBB损伤过程有关。

项目设计：

幼龄C57BL/6雄性小鼠（6月龄）和老龄C57BL/6雄性小鼠（18-20月龄），将血栓栓塞混悬液（8 mg/100μl）注入小鼠颈内动脉。从脑微血管中分离基因组DNA和RNA，进行RRBS和RNA-seq测序分析。

图1：实验流程图

幼龄和老龄小鼠经血栓栓塞（TE）脑卒中处理。在安乐死和微血管分离之前，分别在第1天和第7天进行T2 MRI和T1 MRI以确定梗塞面积和BBB通透性（流入速率常数Ki）。微血管检测甲基化和转录组变化。图表表示平均值 ±SD，n=5，**p