世界著名神经创伤杂志《Journal of Neurotrauma》最近发表了一篇探索TRPM4通过可变剪切影响颅脑损伤（TBI）小鼠脑水肿的研究成果：《TRPM4 drives cerebral edema by switching to alternative splicing isoform after experimental traumatic brain injury》。该研究由西南医科大学江涌/彭建华/尹世刚团队完成，结果表明TRPM4可能通过可变剪切来驱动TBI后小鼠脑水肿的进展。
J Neurotrauma杂志亚太区编辑高国一教授将这篇文章推荐给广大国内神外同仁，并特别邀请J Neurotrauma杂志主编David Brody教授进行了联合点评。
张立涵1,**，李超杰1,**，何祎婧2,3,5,**，匡成浩2,3，邱显程1，古龙2，吴金鹏1，庞金伟1-3，张丽芳4，谢冰清3，彭建华1-3,*，尹世刚2,3,5,*，江涌1-4,*
1.西南医科大学附属医院神经外科，中国泸州
2.神经疾病与脑功能实验室，中国泸州
3.西南医科大学脑科学研究所，中国泸州
4.四川省神经外科临床研究中心，中国泸州
5.四川省院士（专家）工作站，中国泸州
*通讯作者 **三位作者对本文贡献均等
文章摘要
创伤性脑损伤（TBI）是一种常见而严重的神经外科疾病，通常伴随着继发性脑损伤的关键病理过程之一：脑水肿。虽然已经有研究在TBI后脑水肿的机制与治疗取得了一些进展，但对TBI后，可变剪切（AS）在其中的具体作用却知之甚少。AS是一种基因调控过程，可以通过改变基因的可变剪切异构体形式来影响蛋白质的功能。本研究旨在深入探讨AS在TBI后的作用，进一步关注到Trpm4基因的AS事件可能是TBI后水肿的重要调控机制。通过对AS的深入研究，有望寻找新的治疗途径来改善脑水肿的病理进展。
背景介绍
方 法
结 果
FIG. 1. Genome-wide transcription profile after TBI.
FIG. 2. Global AS identification after TBI.
FIG. 3. Trpm4 may be a key gene driving to cerebral edema at 72 h after TBI.
FIG. 4. The RT-PCR grey values of 3nEx splicing isoforms of Trpm4 were positively correlated with the volume of cerebral edema.
讨 论
1
本研究提供了较为全面的TBI后AS的总览视角。基于sPLS-DA分析、AS事件数量分析、AS基因功能富集分析和Trpm4可变剪切分析，我们发现AS转换与水肿表型的出现密切相关。此外，对AS转换机制的初步探讨表明，在TBI中，大量RNA结合蛋白表达上调。结合脑水肿形成的原因，可以推测AS是影响脑水肿过程的一般机制。并且根据脑水肿的特征，我们认为AS代表了一种转录独立的转录后调控机制，增加了蛋白质功能的多样性。
在TBI后72小时，除主要剪切形式SE外，其他事件的总数变化趋于平稳，而脑组织中SE事件的差异可变剪切事件的数量在12小时为420个，72小时后增加约1.5倍。这对蛋白质功能产生了重大的影响。通过对跳跃区域的碱基数统计，选择发生移码变化的可变剪切事件进一步分析，发现Trpm4可能在基因表达与可变剪切这两种与水肿密切相关的机制中发挥较为关键作用。
2
Trpm4是一种钙激活的非选择性阳离子通道。Trpm4广泛表达于各种器官和免疫细胞以及中枢神经系统。TBI后，Trpm4a外显子数量增加，趋于发挥生理学功能的全长剪接异构体Trpm4b的结构，在随后的验证中，结果表明3nEx异构体与脑水肿体积之间存在显著正相关，说明3nEx异构体Trpm4b全长异构体的存在可能参与了脑水肿的发生。有趣的是，尽管Trpm4在转录水平下调，但它在AS取消跳跃发生后发挥了生物学功能，这恰好表明AS的发生是一种重要的转录后调控机制。
越来越多的证据表明，Trpm4可能通过参与基质金属蛋白酶-9的表达，从而破坏血脑屏障的结构完整性，参与血脑屏障紧密连接蛋白和基底膜的降解。因此，Trpm4在TBI后72h向功能剪切亚型的转变可能是血管源性水肿发生的重要因素。即TBI后72h出现的3nEx转录本可参与破坏血脑屏障过程，导致脑水肿。
3
诱导移码Trpm4基因4号外显子的跳跃是治疗脑水肿、降低颅内压的策略之一。诱导外显子跳跃的治疗在其他疾病中也是有效的，如杜氏肌营养不良症。因此，诱导Trpm4基因4号外显子跳跃可能是治疗TBI后脑水肿的一种新的治疗策略。
4
尽管AS受到多种因素的调节，但RNA结合蛋白被认为是最常见和最有效的AS调节因子。几乎所有的RNA结合蛋白都上调了。RNA-seq和RT-qPCR结果之间的高度相关性证实了RNA-seq数据的可靠性。因此，我们有理由认为在TBI发生过后72h，RNA结合蛋白可以通过其自身表达变化以及调节可变剪切事件的发生，引起脑水肿这个生理学过程的进展，并且使多种蛋白功能发生变化，在损伤后参与并发挥作用，这是一个较为复杂的相互影响且综合变化的机制。
结 论
编辑点评
David Brody 教授
Journal of Neurotrauma杂志主编
祝贺这篇论文作者所做的重要工作。在创伤性脑损伤领域，可变剪切的研究一直未得到充分的重视。我期待着在未来的几年里更多地了解这些病理生理学发现的临床意义。
My congratulations to the authors of this paper on their important work. The topic of alternative splicing has been under-appreciated in the field of traumatic brain injury. I am looking forward to learning more about the therapeutic implications of these pathophysiological discoveries in the years to come.
当今社会中， TBI已成为一种严重威胁人类健康的疾病。随着交通事故、运动伤害以及军事冲突的增多，TBI的发病率逐渐上升，使其成为一项急需研究和治疗的医学难题。TBI后脑水肿是一个常见但严重的并发症，通常会导致患者的不良预后。然而，关于脑水肿的发病机制，尤其是在分子水平上，我们了解较少。
在本期介绍的研究中，西南医科大学附属医院神经外科江涌教授团队主要阐述可变剪切在TBI后继发性脑损伤病理生理过程中的作用。研究采用控制性皮质撞击（CCI）模型，通过对结合转录组学、蛋白质组学以及可变剪切的分析，发现可变剪切在转录水平上是与TBI后脑水肿相关的不同蛋白功能的独立变化。Trpm4的4号外显子缺失跳跃可能在TBI后脑水肿的发生机制中起核心作用。参考以往的报道，作者认为Trpm4的选择性剪接可能是TBI患者脑水肿的关键机制和潜在的治疗靶点之一。据我所知，这是一种非常有趣和新颖的方法来研究TBI后继发性脑损伤的机制。总体的生物信息学分析是比较可靠的。
研究的关注点之一是Trpm4基因，它编码了一种Ca2+激活的非选择性阳离子通道。研究发现，Trpm4的AS事件与脑水肿的进展密切相关。此外，研究团队还发现Trpm4的不同剪切形式可能影响血脑屏障的完整性，进一步加剧脑水肿的形成。这一发现为将Trpm4作为潜在的治疗靶点提供了坚实的证据。另一个重要发现是RNA结合蛋白可能通过改变自身表达水平和调节可变剪切在TBI后的脑水肿中发挥作用，这是一个充满挑战性的领域，也值得未来深入研究。
总的来说，这项研究为我们提供了对TBI后脑水肿发病机制的深刻理解，同时也展示了AS在神经外科领域的新应用前景。尽管这项研究取得了令人鼓舞的成果，但仍需要进一步的研究来验证这些发现，以期为TBI患者提供更有效的治疗策略。
这一研究的成功也反映了医学领域对多领域交叉研究的需求。它结合了分子生物学、生物信息学和临床医学，为我们提供了跨学科合作的范例。未来，我们可以期待更多这样的研究，以推动医学科学的进步，改善患者的生活质量。
通讯作者简介
江涌 教授
西南医科大学附属医院
二级教授/博导
西南医科大学党委常委，副校长
西南医科大学附属医院院长
西南医科大学脑科学研究所所长
神经系统疾病与脑功能泸州市重点实验室主任
教育部“新世纪优秀人才支持计划”人选
四川省学术和技术带头人
天府万人计划-天府名医
四川省卫生健康领军人才
中华医学会创伤学分会青年委员会副主任委员
中国医师协会神经外科分会全国委员
四川省医师协会神经外科医师分会副会长
四川省医学会创伤学分会副主任委员
牵头建成6个省部级平台，所负责的脑血管病入选国家发改委“疑难病症诊治能力提升工程项目”（经费1.5亿）。主持5项国家自然科学基金、科技部项目、中央引导地方科技创新基地、四川省青年创新团队、四川省杰青等各级课题10余项。近年以一作/通讯在Brain等国内外主流杂志上发表学术论文100余篇；副主编人卫版专著2部。先后获省部级科研奖励6项，2018年获王忠诚“中国神经外科医师年度奖青年奖”
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