FOXO1 remodela los neutrófilos para agravar el daño cerebral agudo y promover la depresión tardía tras una lesión cerebral traumática

Resumen Antecedentes Los neutrófilos se consideran tradicionalmente como los primeros en responder, pero tienen un inicio de acción corto en respuesta a una lesión cerebral traumática (LCT). Sin embargo, la heterogeneidad, multifuncionalidad y la modulación dependiente del tiempo del daño cerebral y del resultado mediada por los neutrófilos tras la LCT siguen siendo poco comprendidas. Métodos Utilizando un análisis combinado de transcriptómica de célula única, metabolómica y proteómica de pacientes con LCT y del modelo de ratón de LCT, investigamos un nuevo fenotipo de neutrófilo y sus efectos asociados en el resultado de la LCT mediante la puntuación de déficit neurológico y pruebas de comportamiento. También caracterizamos los mecanismos subyacentes tanto in vitro como in vivo a través de simulaciones moleculares, detecciones de señalización, evaluaciones de regulación de la expresión génica que incluyen ensayos de reportero de doble luciferasa e inmunoprecipitación de cromatina (ChIP), cultivos primarios o co-cultivos de neutrófilos y oligodendrocitos, mediciones de hierro intracelular y concentración de hidroperóxido lipídico, así como ratones knockout condicionales de proteína forkhead box O1 (FOXO1). Resultados Identificamos que la alta expresión de la proteína FOXO1 fue inducida en neutrófilos después de la LCT tanto en pacientes con LCT como en el modelo de ratón de LCT. Se detectó la infiltración de estos neutrófilos de alta FOXO1 en el cerebro no solo en la fase aguda, sino también en la fase crónica post-LCT, agravando el daño inflamatorio cerebral agudo y promoviendo la depresión inducida por LCT en la fase tardía. En la fase aguda, FOXO1 reguló al alza el Versican (VCAN) citoplasmático para interactuar con el regulador de apoptosis proteína asociada a linfoma B-2 (BCL-2) y la proteína X (BAX), suprimiendo la translocación mitocondrial de BAX, lo que mediaba el efecto antiapoptótico acompañado con el aumento de la producción de interleucina-6 (IL-6) de los neutrófilos de alta FOXO1. En la fase crónica, el mecanismo “receptor de transferrina FOXO1 (TFRC)” contribuye a la ferroptosis de neutrófilos de alta FOXO1, perturbando la homeostasis del hierro de los oligodendrocitos e induciendo una reducción en la proteína básica de mielina, lo que contribuye a la progresión de la depresión tardía tras la LCT. Conclusiones Los neutrófilos de alta FOXO1 representan un nuevo fenotipo de neutrófilo que emerge en respuesta a la LCT aguda y crónica, lo que proporciona una visión sobre la heterogeneidad, la actividad de reprogramación y la versatilidad de los neutrófilos en la LCT.