本文是由Akbar Khan及其研究团队撰写，发表在《Neuroscience》期刊上，文章标题为“Transcriptomic Analysis Reveals Differential Activation of Microglial Genes After Ischemic Stroke in Mice”。该研究的主要作者包括Akbar Khan、Furong Ju、Wenguang Xie、Muhammad Tariq Hafeez、Xiaofeng Cheng、Zhijie Yang、Lirui Zhu、Ting Li以及Shengxiang Zhang。研究主要在甘肃省兰州大学生命科学学院的“环境污染生物监测与生物修复实验室”完成。
该研究的背景是探讨在缺血性中风（ischemic stroke）后的急性和慢性阶段中，小胶质细胞在脑损伤中的作用。小胶质细胞是中枢神经系统中的主要免疫细胞，广泛参与神经系统疾病的发生与发展。然而，目前对缺血性中风后小胶质细胞激活相关的基因表达和信号通路仍不十分清楚。本文旨在通过转录组分析技术揭示缺血性中风后小鼠脑内小胶质细胞基因的差异性表达，并探讨这些基因在缺血性脑损伤病理生理学中的潜在作用。
研究中使用了一种光栓形成模型（photothrombosis model）来诱导小鼠缺血性损伤，并通过数字基因表达（DGE）分析技术对缺血组织的转录组进行了全面分析。研究主要包括以下几个步骤：
使用10-12周龄的C57BL/6小鼠作为实验对象，部分实验使用了来自Jackson实验室的转基因小鼠（CX3CR1GFP/+）。光栓形成模型用于诱导缺血性损伤，具体操作包括通过麻醉后注射玫瑰苯胺（Rose Bengal）染料，并利用绿色光（波长535±25 nm）激活染料，诱发小鼠脑内的局部缺血。
实验中，每只小鼠在缺血诱导后分别于2天和7天处死，提取其脑组织，并立即进行RNA的提取。RNA提取采用Trizol试剂，提取后的RNA通过凝胶电泳和光谱分析仪对其纯度和完整性进行评估。
使用Illumina平台对正常组织（对照组）和缺血组织（实验组）的样本进行DGE测序。为了保证数据的准确性和重复性，每组分别使用了多个生物学重复样本。转录组测序后，通过HTSeq软件对基因表达水平进行定量，并采用DESeq包对差异表达基因进行统计分析。
差异表达基因的功能注释主要通过基因本体论（Gene Ontology，GO）分析和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）路径分析进行。研究重点探讨了与小胶质细胞激活、增殖、趋化因子生成、细胞迁移和炎症反应等相关的基因表达及其在缺血性损伤中的作用。
DGE分析显示，在缺血后2天和7天，小鼠脑内共有749个基因表现出显著的差异性表达，其中643个基因上调，106个基因下调。值得注意的是，在这些差异表达的基因中，有74.5%是小胶质细胞相关的基因。
研究发现，在缺血后2天，大量小胶质细胞相关基因被显著上调，但在7天后，这些基因的表达水平显著下降，表明小胶质细胞在缺血性中风后的急性阶段有明显的激活反应。此外，有些基因仅在缺血后7天表现出差异性表达，提示这些基因可能在慢性阶段的修复过程中发挥作用。
GO分析和KEGG路径分析显示，差异表达的基因主要集中在炎症反应、细胞激活、细胞增殖、细胞迁移、趋化因子生成等生物学过程中。特别是在炎症反应相关的GO条目中，有86.4%的基因是小胶质细胞基因，包括CD44、CLCF1、HMOX1、TLR2等。这些基因的差异表达可能在缺血性损伤的病理生理过程中发挥关键作用。
为验证DGE数据的准确性，研究团队选择了几个上调和下调的基因，并通过定量实时PCR（qRT-PCR）进行验证。结果显示，qRT-PCR数据与DGE数据高度一致，进一步确认了这些基因在缺血性损伤中的作用。
该研究通过DGE技术揭示了缺血性中风后小鼠脑内小胶质细胞基因的广泛调控。研究结果表明，小胶质细胞基因在缺血后早期和晚期的表达变化在中风后修复过程中具有重要作用。这些数据不仅丰富了我们对中风后脑损伤的分子机制的理解，还为未来开发新的中风治疗策略提供了潜在的靶点。
此外，本研究的转录组数据提供了大量差异表达的基因列表和相关的信号通路，为进一步的功能验证研究奠定了基础。这些发现可能有助于推进缺血性中风的临床研究，最终促进新的治疗方法的开发。