Sci Adv：神经损伤后能恢复如初吗？香港城市大学团队揭示AP4转录因子调控再生机制

2025年10月29日，香港城市大学神经科学系Chi Him Eddie Ma在Science Advances发表：Transcription factor activator protein 4 (AP4)–mediated intrinsic control of axon regeneration，揭示了转录因子激活蛋白4（AP4）介导的轴突再生内在调控。

激活蛋白4（AP4）是c-Myc的下游靶基因，属于转录因子，在癌细胞中高表达调控细胞生长与凋亡。本研究发现，AP4在神经修复中也发挥关键作用。在小鼠模型中，过表达AP4可显著促进外周和视神经损伤后的轴突再生，加速功能恢复并提高神经元存活率，其机制涉及激活mTOR通路。相反，特异性敲低AP4则能阻断c-Myc或PTEN缺失诱导的再生能力。更重要的是，即使在c-Myc被抑制的情况下，AP4过表达仍能维持神经元的再生潜力。这表明AP4是c-Myc再生信号轴中的关键执行者，为神经修复提供了新的治疗靶点。

图一 损伤后上调的AP4作为成熟DRG神经元内在生长程序的关键调控因子

作者首先探究AP4是否参与神经损伤后的修复过程。

结果：

通过小鼠坐骨神经损伤（SNT）模型，发现受损背根神经节（DRG）神经元中AP4蛋白从损伤后第2天开始上升，第5天达峰值（增加3.16倍），第8天恢复基线。免疫染色证实，AP4在βIII-微管蛋白标记的神经元中显著升高，具有神经元特异性。为进一步分析，作者利用PNI后第4天的DRG微阵列数据进行全基因组共表达网络分析（WGCNA），以Tfap4为种子基因筛选出与其最相关的前50个基因。其中96%上调且30个与Tfap4高度相关，包含Klf6、Atf3、Sprr1a等已知的再生相关基因。结果表明，AP4在损伤后迅速上调并与轴突再生基因高度协同表达，提示其在神经元内在生长程序中可能发挥关键调控作用。

图二 在体内沉默AP4基因会延缓坐骨神经损伤后的感觉和运动功能恢复

作者将这些发现延伸到了动物的功能恢复，旨在探究在沉默AP4基因后轴突再生速度的降低是否会影响周围神经损伤后的恢复。在损伤前两周，通过病毒注射特异性敲低DRG神经元中的AP4表达。从损伤后第3天开始，在60天内每隔一天进行一系列功能恢复测试。

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结果：

通过针刺试验评估感觉功能，该试验用于测量周围神经损伤后体内轴突再生的速度。与对照组小鼠相比，接受AAV2/9-AP4-shRNA治疗的小鼠感觉功能完全恢复的时间显著延迟了6天。对于运动功能恢复，对照组小鼠在损伤后第21天恢复了足趾伸展反射，而接受AAV2/9-AP4-shRNA治疗的小鼠则明显延迟10天，直到第31天才完全恢复足趾伸展反射。此外，AP4被敲低的小鼠在损伤一个月后仅恢复了78.8%的基础后肢抓握力。然而，它们的抓握力始终显著低于基础水平，并且在整个两个月的观察期内都未能恢复到损伤前的水平。相比之下，对照组小鼠大约在一个月内就将后肢抓握力恢复到了基础水平。对AP4敲低小鼠运动功能恢复延迟的现象，作者还通过每周的肌电图记录进行了进一步验证和量化，该记录用于评估肌肉中的功能性运动突触活动。在靠近（腓肠肌）和远离（骨间肌）损伤部位的肌肉中，复合肌肉动作电位的幅度均显著降低。值得注意的是，在接受AAV2/9-AP4-shRNA治疗的小鼠中，无论是腓肠肌还是骨间肌的复合肌肉动作电位幅度，在整个恢复过程中均未恢复到基础水平。这些复合肌肉动作电位的电生理学研究进一步表明：敲低AP4的表达会损害周围神经损伤后的运动功能恢复。

图三 AP4过表达可促进坐骨神经损伤后体内轴突再生和功能恢复

为验证AP4是否促进轴突再生，作者在小鼠坐骨神经损伤前通过鞘内注射AAV2/9-AP4过表达AP4。

结果：

体外实验显示，AP4过表达使损伤后DRG神经元的轴突生长能力提升85.4%；而敲低AP4则完全阻断预损伤诱导的再生促进作用。在体内，AP4过表达使感觉轴突再生速度加快，损伤后5天再生距离比对照组增加57.8%，SCG10染色进一步证实再生加速。AP4过表达小鼠感觉恢复明显提前：针刺反应从第5天开始（对照组第9天），完全恢复时间提前4天。运动功能也更快恢复：足趾伸展反射早2天出现，完全恢复提前4天；后肢抓握力更强，肌电图显示肌肉功能恢复更迅速。综上，AP4过表达显著促进周围神经损伤后的轴突再生与感觉运动功能恢复，凸显其在神经修复中的关键作用。

图四 AP4诱导的内在再生能力需要mTOR的激活

c-Myc是重要的癌基因，其下游因子AP4在细胞周期调控中起作用，但二者在神经再生中的关系尚不清楚。已知c-Myc可通过抑制TSC2激活mTOR通路，而mTOR活化能促进神经元轴突再生。为探究c-Myc–AP4轴在中枢神经再生中的作用，作者在视神经损伤模型中检测mTOR活性。

结果：

损伤后仅3.2%的视网膜神经节细胞（RGCs）保持mTOR活性；而过表达AP4可将活性提升至10.1%，效果强于c-Myc过表达。关键的是，即使c-Myc被敲低，AP4仍能激活mTOR；但若AP4缺失，c-Myc过表达也无法恢复mTOR活性，表明AP4是c-Myc下游的关键执行者。进一步实验显示，使用mTOR抑制剂雷帕霉素后，AP4促进轴突再生和神经元存活的作用完全被阻断：再生轴突几乎消失，RGC存活率降至与对照组相当。结果表明，AP4通过激活mTOR通路驱动轴突再生和神经元存活，是c-Myc信号轴在神经修复中的核心环节。

总之，该研究证明了AP4具有强大的促再生效应，它通过调节受损视网膜神经节细胞中的mTOR活性促进视神经钳夹损伤后的轴突再生。到仅AP4过表达就能诱导中枢神经系统的轴突再生达到与其上游调控因子c-Myc过表达相当的水平。这些发现增进了对成功实现中枢神经系统再生所必需的内在生长程序的理解。此外，结果强调了解析调控受损神经元内在再生生长的转录程序的重要性。

文章来源

10.1126/sciadv.adu3917

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