退行性脊髓性頸椎病（DCM）是脊髓功能障礙的常見原因，盡管手術(shù)減壓可以阻止疾病進(jìn)展并改善大多數(shù)患者的神經(jīng)功能，但仍有一部分患者的功能改善有限。脊髓灌注受損是DCM的病理標(biāo)志，表明了恢復(fù)血流對(duì)改善神經(jīng)功能的重要性。2025年8月18日，深圳市人民醫(yī)院龍厚清、彭松林在Advanced Science（IF 14.1）上發(fā)表了題為“AGAPIR: A Novel PIWI-Interacting RNA Enhancing Post-Decompression Angiogenesis in Degenerative Cervical Myelopathy”的研究論文。研究發(fā)現(xiàn)了一種新型的PIWI相互作用RNA（piRNA）—AGAPIR，可以進(jìn)一步改善DCM小鼠在手術(shù)減壓后的功能狀態(tài)，為piRNA指導(dǎo)的DCM治療策略提供了開創(chuàng)性的證據(jù)和新的見解。

· 維真助力 - AAV-BI30-AGAPIR、AAV-BI30-Ctrl

注射方式：尾靜脈注射

病毒用量：1×10^11 particles，200μL

免疫熒光證實(shí)AAV-BI30介導(dǎo)的mCherry信號(hào)僅限于脊髓內(nèi)皮細(xì)胞

研究結(jié)果

1、AGAPIR在體外促進(jìn)血管生成

首先，作者利用慢性脊髓壓迫模型研究血管重塑動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)慢性脊髓壓迫會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量減少和代償性血管生成，手術(shù)減壓可以增強(qiáng)DCM小鼠的血管生成和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。隨后作者表征了脊髓中的piRNA譜，鑒定發(fā)現(xiàn)piRNA-DQ703900與血管生成相關(guān)，命名為AGAPIR。實(shí)驗(yàn)表明PIWI-like蛋白1（PIWIL1）是piRNA的功能伴侶，與AGAPIR結(jié)合，在脊髓微血管內(nèi)皮細(xì)胞（SCMECs）中形成復(fù)合物，AGAPIR在SCMECs中高度表達(dá)。在減壓組和對(duì)照組中，AGAPIR在內(nèi)皮細(xì)胞呈差異表達(dá)模式，并通過評(píng)估AGAPIR在其他神經(jīng)細(xì)胞類型中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)其功能作用是內(nèi)皮細(xì)胞特有的，表明AGAPIR在減壓過程中是脊髓血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。進(jìn)一步在內(nèi)皮細(xì)胞中驗(yàn)證AGAPIR的功能，發(fā)現(xiàn)AGAPIR過表達(dá)顯著促進(jìn)了SCMECs的增殖、遷移以及血管生成，而AGAPIR的功能抑制顯著降低了增殖。使用OGD模型評(píng)估內(nèi)皮屏障功能，免疫熒光染色顯示，OGD治療顯著降低了Claudin5和ZO-1的熒光強(qiáng)度，而OGD/R聯(lián)合AGAPIR抑制給藥有效地恢復(fù)了這些緊密連接蛋白的表達(dá)。增殖、遷移、管形成和滲透性評(píng)估的結(jié)果一致表明，AGAPIR在體外增強(qiáng)了內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成潛力。

圖1. AGAPAR在體外促進(jìn)SCMECs的血管生成活性

2、AGAPIR通過調(diào)節(jié)USP18/HIF-1α軸促進(jìn)血管生成

作者進(jìn)一步研究了AGAPIR介導(dǎo)的血管生成的分子機(jī)制，利用測(cè)序及生物信息學(xué)分析預(yù)測(cè)AGAPIR的潛在靶基因。結(jié)果表明AGAPIR可能通過調(diào)節(jié)泛素依賴性蛋白質(zhì)降解途徑調(diào)節(jié)血管生成，USP18是SCMECs中AGAPIR的直接功能靶點(diǎn)。AGAPIR可能通過USP18的去泛素化活性調(diào)節(jié)HIF-1α的穩(wěn)定，而不是影響HIF-1α基因的表達(dá)。作者進(jìn)一步探究了AGAPIR對(duì)USP18和HIF-1α的調(diào)節(jié)作用，并證實(shí)了USP18與HIF-1α的結(jié)合。使用蛋白質(zhì)合成抑制劑CHX研究了USP18敲低對(duì)SCMECs內(nèi)源性HIF-1α穩(wěn)定性的影響，確定了USP18是HIF-1α的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，通過選擇性去除Lys48連接的泛素鏈來(lái)保持穩(wěn)定性，從而防止蛋白酶體降解。USP18缺乏顯著損害了AGAPIR誘導(dǎo)的Claudin-5上調(diào)和促血管生成能力。以上結(jié)果表明，USP18通過穩(wěn)定HIF-1α和維持內(nèi)皮功能，成為AGAPIR血管生成作用的重要介質(zhì)。

圖2. AGAPIR通過調(diào)節(jié)USP18/HIF-1α軸促進(jìn)血管生成

3、AGAPIR改善DCM小鼠手術(shù)減壓后的血管生成和神經(jīng)功能恢復(fù)

作者建立了DCM小鼠模型，研究AGAPIR對(duì)體內(nèi)血管生成的影響。在減壓組中，小鼠從減壓手術(shù)后的第三天開始接受陰性對(duì)照或AAV-BI30-AGAPAR治療3天，AAV-BI30可以有效介導(dǎo)基因在脊髓內(nèi)皮細(xì)胞精準(zhǔn)表達(dá)。免疫熒光染色顯示，相比于對(duì)照組，AAV-BI30-AGAPAR減壓組脊髓內(nèi)CD31陽(yáng)性內(nèi)皮細(xì)胞的強(qiáng)度明顯更高，表明AGAPIR過表達(dá)促進(jìn)了減壓小鼠模型中的血管生成。進(jìn)一步評(píng)估AGAPAR對(duì)減壓后血脊髓屏障（BSCB）完整性的影響，AAV-BI30-AGAPAR治療的減壓小鼠脊髓組織中Claudin-5的熒光強(qiáng)度明顯高于接受陰性對(duì)照治療的小鼠，并減少了伊文思藍(lán)滲漏，表明AGAPAR有能力在減壓后恢復(fù)BSCB的完整性。肢體運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估發(fā)現(xiàn)從減壓后第三周開始，與陰性對(duì)照組相比，AAV-BI30-AGAPAR治療的小鼠表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。至關(guān)重要的是，在旋轉(zhuǎn)桿測(cè)試期間，這種改善與同一治療組更好的平衡和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)相吻合。以上數(shù)據(jù)表明AGAPAR給藥顯著促進(jìn)了手術(shù)減壓后小鼠DCM模型的神經(jīng)功能恢復(fù)。

圖3. AGAPAR增強(qiáng)DCM減壓后血管生成和功能恢復(fù)

小結(jié)

本研究表明，AGAPIR、USP18和HIF-1α在調(diào)節(jié)SCMECs中具有促血管生成作用。通過功能獲得和喪失研究，證明了AGAPIR過表達(dá)在DCM小鼠中的有益作用與手術(shù)減壓后脊髓血管生成增加有關(guān)。這些結(jié)果可以作為未來(lái)臨床研究的路線圖，以評(píng)估AGAPIR過表達(dá)對(duì)DCM患者手術(shù)減壓后的潛在治療效果。