목적 본 연구는 단일 세포 전사체 시퀀싱 기술을 활용하여 뇌 허혈-재관류 손상 과정에서 대사 재프로그래밍 특성을 탐구하고, 미세아교세포 집단의 이질성을 분석하며, 황련해독탕이 대사 이상 및 신경염증에 미치는 중재 효과를 평가하는 데 목적이 있다. 방법 본 연구에서는 중대뇌동맥 폐쇄(MCAO) 모델을 사용하여 마우스 허혈성 뇌졸중을 유도하였다. 레이저 스펙클 이미징으로 국부 뇌혈류 변화를 모니터링하고, Zea-Longa 점수를 통해 신경 기능 손상 정도를 평가했으며, 헤마톡실린-에오신(HE) 및 니슬(Nissl) 염색으로 뇌 조직 병리 손상을 관찰하였다. 동물은 가짜 수술군, 모델군, 황련해독탕군, 은행잎 추출물군으로 나누었고, 1주일 적응 사육 후 구강 투여를 시작했다: 가짜 수술군과 모델군에는 생리 식염수를 투여하였고, 황련해독탕군에는 1.82 g/kg, 은행잎 추출물군에는 2.16 g/L 용액을 0.432 g/kg 용량으로 0.2 mL/(10 g)·일·-1씩 5일간 반복 투여하였다. 6일째 마지막 투여 후 tMCAO 모델을 시행하였다. 분자 수준에서 허혈 반구 조직에 대해 단일 세포 RNA 시퀀싱을 수행했다. 비음수 행렬 분해(NMF)를 통해 미세아교세포 아군을 군집화하고, 차등 발현 분석, 대사 재프로그래밍 평가 및 염증 인자 상관 분석을 결합하여 허혈-재관류 손상 중 기능적 특성을 해석했다. 전사인자 풍부도 분석을 통해 핵심 조절 노드를 식별하였다. 마지막으로 실시간 형광 정량 중합효소 연쇄반응(Real-time PCR)으로 관련 mRNA 발현 변화를 검출하여 단일 세포 시퀀싱을 검증하였다. 결과 가짜 수술군과 비교하여 모델군은 신경 기능 점수가 유의하게 상승했으며(P<0.01), 혈류량 수준이 유의하게 감소했으며(P<0.01), 피질 구조가 혼란되고 세포체의 공포포화 수준이 증가했으며 니슬 소체가 증가했다; 모델군과 비교하여 황련해독탕군 및 은행잎 추출물군은 신경 기능 점수가 유의하게 감소(P<0.01), 혈류량 수준이 유의하게 상승(P<0.01), 피질 구조 혼란이 완화되고 세포체 공포포화 수준이 감소했으며 니슬 소체가 감소했다. 단일 세포 분석 결과 미세아교세포는 5개의 아군으로 구분되며, 이 중 3군과 5군은 뚜렷한 친염증 표현형을 보이고 저산소 및 NF-κB 신호 경로가 현저히 활성화되어 친염증 아군으로 나타났다; 1군과 2군은 Wnt/β-카테닌 및 전환성장인자-β (TGF-β) 신호 경로가 풍부하며 뚜렷한 항염증 및 재생 특성을 보였다. 친염증 아군에서는 헥소키나제 2(HK2), PFKP, 젖산탈수소효소 A (LDHA) 같은 해당과정 관련 유전자가 상향 조절되었다. 염증 분자의 발현 수준은 해당과정 관련 유전자 발현 수준과 양의 상관관계를 보였고, 반면 수복 및 항염 분자의 발현 수준은 음의 상관관계를 보여, 미세아교세포가 허혈 환경에서 해당과정을 통해 에너지를 획득함을 시사했다. 단일 세포 전사체 분석에서 황련해독탕은 HK2, PFKP, LDHA 등 대사 재프로그래밍의 핵심 유전자 발현을 효과적으로 낮추고, 해당과정 재프로그래밍을 수반하는 미세아교세포 아군 비율을 유의하게 감소시키며, 손상 표현형 전환을 억제하여 염증 손상을 감소시켰다. 가짜 수술군과 비교할 때, 모델군 마우스의 백혈구 인터류킨(IL)-1β, IL-6, 종양괴사인자(TNF)-α, CCL2, CXCL2, CSF3 mRNA 발현 수준이 유의하게 상승(P<0.01)했으며, RGS5, PECAM1, VEGFB 및 NOS3 등 내피 및 주세포 기능 관련 mRNA 발현 수준이 유의하게 감소(P<0.01)했다; 모델군과 비교할 때 황련해독탕군 및 은행잎 추출물군의 IL-1β, IL-6, TNF-α, CCL2, CXCL2, CSF3 mRNA 발현이 유의하게 하향 조절(P<0.01)되었고, RGS5, PECAM1, VEGFB 및 NOS3 등 내피 및 주세포 기능 관련 mRNA 발현이 유의하게 상향 조절(P<0.01)되었다. 결론 황련해독탕은 미세아교세포의 대사 재프로그래밍 상태와 염증 수준을 조절하여 신경 보호 효과를 나타내며, 신경염증 손상을 억제할 수 있다.

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