2025年12月15日，《自然-神经科学》发表的一项研究，首次揭示了中风和脑小血管病（SVD）的关键风险基因FOXF2的保护性机制。研究发现，FOXF2作为转录因子，通过直接激活Tie2等关键信号通路，维持脑内皮细胞的屏障功能和血流调节能力，而其缺失则会加剧血脑屏障渗漏并扩大中风后的梗死面积。
脑卒中（中风）是全球致残和致死的首要原因之一，而脑小血管病（SVD）则是导致血管性痴呆和约30%中风的幕后黑手。尽管全基因组关联研究已明确将FOXF2基因标记为SVD和中风的主要风险位点，但这个在脑内皮细胞和血管周细胞中高表达的转录因子，究竟如何发挥保护作用，其机制始终是未解之谜。
来自德国慕尼黑大学医院等机构的国际团队，通过构建全新的内皮细胞特异性Foxf2敲除小鼠模型（Foxf2iECKO），并结合人类诱导多能干细胞（iPSC）来源的内皮细胞，系统性地解开了这一谜题。
FOXF2：脑血管的“核心程序员”
为了理解FOXF2的生理角色，研究者首先通过单细胞RNA测序确认，Foxf2在成年小鼠脑中特异性高表达于脑内皮细胞和周细胞，而在神经元和胶质细胞中几乎不表达。那么，它在内皮细胞中具体调控哪些基因？
通过ChIP-seq技术，研究者捕获了FOXF2蛋白在基因组上的结合位点。结果显示，FOXF2直接结合并激活一系列与血管生成、细胞粘附和血脑屏障维持相关的核心基因，其中最关键的靶点包括（图1o-q）：
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Tie2（Tek）：一种对血管稳定至关重要的受体酪氨酸激酶。
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Vegfr2（Kdr）、Vegfr1（Flt1）、Efnb2：调控血管新生和通透性的关键因子。
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Cdh5、Cldn5、Itgb1：构成内皮细胞间紧密连接和黏附连接的核心蛋白。
当在小鼠和人iPSC来源的内皮细胞中敲除FOXF2后，上述靶基因的表达水平均显著下调，证实了FOXF2作为“核心程序员”的转录激活作用。
Foxf2缺失的后果：血脑屏障崩溃与微血管退化
那么，FOXF2程序一旦“宕机”，脑血管会发生什么？在成年小鼠中诱导内皮细胞特异性敲除Foxf2三个月后，研究者观察到一系列典型的SVD病理特征：
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血脑屏障（BBB）渗漏：通过注射不同分子量（1kDa-65kDa）的示踪剂，研究者发现Foxf2iECKO小鼠出现广泛且显著的BBB完整性破坏，血浆蛋白如白蛋白（Alb）大量渗漏到脑实质中（图2a-f）。值得注意的是，这一现象在人类SVD患者的病理样本中也得到了印证，表现为微血管周围显著的纤维蛋白原沉积（图2d）。
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微血管网络退化：利用组织透明化和光片显微镜技术进行全脑三维血管成像，研究者发现Foxf2iECKO小鼠多个皮层区域的微血管（直径≤15μm）长度和分支密度显著降低（图1f，扩展数据图3）。这表明FOXF2的缺失损害了微血管的结构稳定性。
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偶发微出血：在渗漏区域，研究者还观察到了微出血病灶，进一步说明血管结构完整性的严重受损。
机制核心：Tie2信号通路失活是病变的关键
为深入探究分子机制，研究者对富集的脑内皮细胞进行了蛋白质组学分析。结果清晰显示，Foxf2缺失导致Tie2信号通路及其下游多个关键效应蛋白的丰度显著降低（图2k-m）：
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Tie2本身：表达量大幅下降。
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细胞连接蛋白：Tjp1、Cldn5、Cdh5、Rap1b等维持BBB完整性的蛋白下调。
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一氧化氮（NO）信号通路：关键酶Nos3（eNOS）及其调节因子水平降低，直接影响血管舒张功能。
为了验证Tie2信号的核心地位，研究者使用了AKB-9778——一种VE-PTP抑制剂，能通过抑制Tie2的去磷酸化来增强Tie2信号活性。结果令人振奋：对Foxf2iECKO小鼠进行AKB-9778治疗后，脑微血管中Nos3、Cldn5、Ctnnd1等多种关键蛋白的丰度几乎恢复至正常水平（图3b-d）。
从分子到功能：挽救神经血管耦合与中风结局
BBB渗漏和分子通路的改变，最终如何影响大脑功能？研究者评估了Foxf2缺失对功能性充血（神经活动驱动的局部血流增加）的影响。
通过激光散斑成像和双光子显微镜观察，在小鼠胡须刺激模型中，Foxf2iECKO小鼠的感觉皮层血流增加量、毛细血管和小动脉的舒张程度均显著弱于对照组。这表明神经血管耦合功能受损（图3e）。然而，AKB-9778治疗能够完全恢复Foxf2iECKO小鼠的功能性充血反应，直接证明了Tie2信号在此过程中的必要性。
最后，研究者检验了FOXF2对缺血性中风结局的影响。通过大脑中动脉阻塞（MCAO）模型模拟中风，结果显示（图3f）：
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Foxf2iECKO小鼠的脑梗死体积显著大于对照组，且血脑屏障破坏更为严重。
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在超微结构水平，Foxf2缺失小鼠在梗死周围区域出现更长的内皮细胞“伪足”突起和基底膜损伤，这是微血管结构不稳定的典型表现（图3g,h）。
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至关重要的是，AKB-9778治疗不仅显著缩小了Foxf2iECKO小鼠的梗死面积，还减轻了BBB渗漏和神经功能缺损评分。即使在对照组小鼠中，中风后2小时再给予AKB-9778治疗，也能起到保护作用。
人源细胞验证与转化前景
该研究的另一大亮点是在人类细胞中验证了核心机制。在利用CRISPR-Cas9技术敲除FOXF2的人类iPSC来源内皮细胞（iECs）中，研究者观察到与小鼠模型一致的现象（图4）：
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TIE2信号通路蛋白（包括TIE2、NOS3）和磷酸化AKT水平下调。
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一氧化氮（NO）产量显著减少，且无法被缓激肽有效刺激。
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FOXO1活性异常升高。
同样地，使用AKB-9778或直接添加Tie2配体Ang1处理，均能有效恢复FOXF2敲除细胞中的TIE2信号活性、抑制FOXO1并提升NO产量（图4e-j）。这强有力地证明，FOXF2-Tie2-NO信号轴在人类脑血管中也具有保守的核心保护作用。
总结与展望
这项研究描绘了一幅清晰的分子-病理-功能链条：中风/SVD风险基因FOXF2通过直接转录激活Tie2等关键通路，维持脑内皮细胞的屏障完整性和血流调节功能。当FOXF2功能缺失时，Tie2信号衰减，导致BBB崩溃、神经血管解偶联和缺血易感性增加。
该发现的核心价值在于其直接的治疗转化潜力。研究中使用的AKB-9778是一种已在眼科疾病临床试验中被证明安全性良好的小分子药物。本研究证实，通过药理学手段重新激活Tie2信号，足以挽救由FOXF2缺失导致的核心病理表型，包括BBB渗漏、血流调节障碍和梗死扩大。
这为携带FOXF2风险变异或有SVD/中风高风险的人群，提供了一种极具前景的精准干预策略。未来的研究将需要探索长期激活Tie2信号对脑血管健康的整体影响，并推动相关临床试验，以验证这一策略在人类患者中的有效性和安全性。
参考文献：
The stroke risk gene Foxf2 maintains brain endothelial cell function via Tie2 signaling. Nat Neurosci 29, 325–336 (2026).