Ziel Diese Studie zielt darauf ab, die Merkmale der metabolischen Reprogrammierung im Verlauf der ischämisch-reperfusionsbedingten Hirnschädigung mittels Einzelzell-Transkriptomsequenzierung zu untersuchen, die Heterogenität von Mikrogliazellenpopulationen zu analysieren und die Intervention von Huanglian Jiedu Tang bei metabolischen Anomalien und Neuroinflammation zu bewerten. Methoden In dieser Studie wurde ein Modell der Mittleren Hirnarterienverschlusses (MCAO) verwendet, um einen ischämischen Schlaganfall bei Mäusen zu induzieren. Die lokalen Veränderungen des zerebralen Blutflusses wurden mittels Laser-Speckle-Bildgebung überwacht, die neurologische Funktion anhand der Zea-Longa-Bewertung beurteilt, und die pathologischen Gewebeschäden im Gehirn mittels Hämatoxylin-Eosin (HE) und Nissl-Färbung untersucht. Die Tiere wurden in Gruppen eingeteilt: Sham-Operation, Modell, Huanglian Jiedu Tang-Gruppe und Ginkgo-Blatt-Extrakt-Gruppe. Nach einer einwöchigen Futteranpassung begann die orale Gabe: Die Sham- und Modellgruppe erhielten Kochsalzlösung, die Huanglian Jiedu Tang-Gruppe erhielt 1,82 g/kg, die Ginkgo-Blatt-Extrakt-Gruppe eine 2,16 g/L-Lösung mit 0,432 g/kg, 0,2 mL/(10 g) täglich für 5 Tage. Am 6. Tag wurde nach der letzten Gabe das tMCAO-Modell durchgeführt. Auf molekularer Ebene wurde das ischämische Hemisphärentgewebe einer Einzelzell-RNA-Sequenzierung unterzogen. Die nicht-negative Matrixfaktorisierung (NMF) wurde zur Subklustering von Mikrogliazellen verwendet, kombiniert mit differentieller Expressionsanalyse, Bewertung der metabolischen Reprogrammierung und Korrelationsanalyse entzündlicher Faktoren, um deren funktionelle Merkmale in der ischämisch-reperfusionsbedingten Verletzung zu analysieren. Eine Transkriptionsfaktoren-Anreicherungsanalyse wurde durchgeführt, um Schlüsselregulationsknoten zu identifizieren. Abschließend wurden relevante mRNA-Expressionsänderungen mittels Echtzeit-PCR (Real-time PCR) zur Validierung der Einzelzellsequenzierung erfasst. Ergebnisse Im Vergleich zur Sham-Gruppe zeigte die Modellgruppe signifikant erhöhte neurologische Funktionsbewertungen (P<0,01), signifikant verringerten Blutfluss (P<0,01), kortikale Strukturstörungen, erhöhte Soma-Vakuolisierung und vermehrte Nissl-Körper; im Vergleich zur Modellgruppe zeigten die Huanglian Jiedu Tang- und Ginkgo-Blatt-Extrakt-Gruppen signifikant verringerte neurologische Funktionsbewertungen (P<0,01), signifikant erhöhten Blutfluss (P<0,01), reduzierte kortikale Strukturstörungen, verringerte Soma-Vakuolisierung und reduzierte Nissl-Körper. Die Einzelzellanalyse ergab, dass Mikrogliazellen in 5 Subpopulationen unterteilt werden können, wobei die 3. und 5. Subpopulation einen ausgeprägten proinflammatorischen Phänotyp mit signifikanter Aktivierung der Hypoxie- und NF-κB-Signalwege zeigten und als proinflammatorische Subpopulationen identifiziert wurden; die 1. und 2. Subpopulation waren mit Wnt/β-Catenin- und Transforming Growth Factor-β (TGF-β)-Signalwegen angereichert und zeigten deutliche antiinflammatorische und reparative Eigenschaften. In den proinflammatorischen Subpopulationen waren glykolysebezogene Gene wie HK2, PFKP und LDHA hochreguliert. Das Expressionsniveau entzündlicher Moleküle korrelierte positiv mit glykolytischen Genen, während die Expression von reparativen und antiinflammatorischen Molekülen negativ korrelierte, was darauf hinweist, dass Mikrogliazellen in ischämischen Umgebungen auf den Glykolyseweg zur Energiegewinnung angewiesen sind. Die Einzelzell-Transkriptomanalyse zeigte, dass Huanglian Jiedu Tang die Expression der Schlüsselgene der metabolischen Reprogrammierung (wie HK2, PFKP, LDHA) effektiv senken, den Anteil der mit Glykolysereprogrammierung assoziierten Mikroglia-Subpopulationen signifikant reduzieren und deren Transformation in den Verletzungsphänotyp hemmen kann, wodurch entzündliche Schäden vermindert werden. Im Vergleich zur Sham-Gruppe wiesen die Mäuse der Modellgruppe eine signifikante Hochregulation der mRNA-Expression von IL-1β, IL-6, TNF-α, CCL2, CXCL2, CSF3 (P<0,01) sowie eine signifikante Herunterregulation von endotheliums- und Perizyten-bezogenen mRNAs wie RGS5, PECAM1, VEGFB und NOS3 (P<0,01) auf; im Vergleich zur Modellgruppe zeigten die Huanglian Jiedu Tang- und Ginkgo-Blatt-Extrakt-Gruppen eine signifikante Senkung der Expression von IL-1β, IL-6, TNF-α, CCL2, CXCL2, CSF3 (P<0,01) sowie eine signifikante Hochregulation der mRNAs, die mit der Funktion von Endothel- und Perizytenzellen zusammenhängen (RGS5, PECAM1, VEGFB, NOS3) (P<0,01). Fazit Huanglian Jiedu Tang kann durch Regulierung des metabolischen Reprogrammierungsstatus der Mikrogliazellen und deren Entzündungsniveau neuroprotektiv wirken und so neuronale Entzündungsschäden hemmen.

Einzelzell-Transkriptom;Mikroglia;metabolische Reprogrammierung;Huanglian Jiedu Tang;neuronale Entzündung