小膠質(zhì)細(xì)胞表型和功能研究進(jìn)展

魏曉佟,郭 瑞,張啟春

(南京中醫(yī)藥大學(xué) 1.藥學(xué)院、2.醫(yī)學(xué)院·整合醫(yī)學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210023)

上世紀(jì)初,研究人員在中樞神經(jīng)早期發(fā)育和特定病理?xiàng)l件下的大腦中發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞的存在[1-2]。在中樞神經(jīng)的發(fā)育早期,小膠質(zhì)細(xì)胞以“變形蟲樣”形態(tài)存在,隨著發(fā)育成熟,小膠質(zhì)細(xì)胞逐漸轉(zhuǎn)化為“分支或靜息”形態(tài)。在一系列內(nèi)源性和外源性因素刺激下,包括病原相關(guān)分子模式( pathogen-associated molecular pattern,PAMP)、損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular pattern, DAMP),小膠質(zhì)細(xì)胞被激活,形態(tài)逐漸向變形蟲表型轉(zhuǎn)化,釋放多種因子,如炎性細(xì)胞因子、活性氧及酶,可導(dǎo)致神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞損傷。事實(shí)上,在幾乎所有神經(jīng)退行性疾病或障礙中,包括阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease ,AD)、帕金森病(Parkinson′s disease,PD)、亨廷頓舞蹈病和肌萎縮側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)、額顳癡呆(frontotemporal dementia,FTD)以及多發(fā)性硬化癥(multiple sclerosis,MS)等炎癥性病變中,都存在大量激活的小膠質(zhì)細(xì)胞,該現(xiàn)象也出現(xiàn)在腦血管性疾病和精神系統(tǒng)疾病中。小膠質(zhì)細(xì)胞的激活正逐漸成為腦損傷和病理學(xué)的標(biāo)志,被視為“病理傳感器”。因此,小膠質(zhì)細(xì)胞在各種神經(jīng)損傷病理?xiàng)l件下的作用一直是廣泛研究的焦點(diǎn)。隨著新技術(shù)的發(fā)展,在經(jīng)典的致炎和抗炎表型的基礎(chǔ)上,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了更多的與特定腦區(qū)、病理?xiàng)l件和微環(huán)境相關(guān)的具有特異性標(biāo)志物和專屬功能的小膠質(zhì)細(xì)胞表型,進(jìn)一步豐富了小膠質(zhì)細(xì)胞的譜系結(jié)構(gòu)。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞的傳統(tǒng)表型

在正常生理狀態(tài)下,小膠質(zhì)細(xì)胞一般處于靜息狀態(tài)(M0), 呈現(xiàn)胞體較小、突起較長的分枝狀形態(tài)。它們不斷地伸展和收縮其突起以監(jiān)測(cè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織。小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)外界刺激十分敏感,在大腦損傷條件下小膠質(zhì)細(xì)胞即可被激活。激活后的小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)由靜止的分枝狀變成活化的阿米巴狀,發(fā)揮損傷后突觸修剪、吞噬凋亡和受損傷的細(xì)胞、炎癥反應(yīng)以及組織修復(fù)等功能。小膠質(zhì)細(xì)胞激活后對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷具有雙重作用,長期以來研究人員在小膠質(zhì)細(xì)胞的研究中使用巨噬細(xì)胞的極化術(shù)語,將小膠質(zhì)細(xì)胞分為M1和M2表型。M1型小膠質(zhì)細(xì)胞具有強(qiáng)大的吞噬作用,主要分泌促炎因子,發(fā)揮促炎功能,引起細(xì)胞凋亡及繼發(fā)損傷,過度活化的M1型小膠質(zhì)細(xì)胞具有明顯的神經(jīng)毒性作用。M1小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物包括CD86、CD16、CD32、MHC-Ⅱ、iNOS、IL-1β、IL-6、TNF-α、CCL-3、CCL-5。M2型小膠質(zhì)細(xì)胞又分為M2a、M2b、M2c 3種亞型,可分泌抗炎細(xì)胞因子,在血管生成、促進(jìn)炎癥修復(fù)方面起重要作用。M2小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物有Arg-1、Fizz-1、IL-10、YM1/2和CD206、TREM2、TGF-β、CCL22[3-7]。M1/M2的定義源自于將分離的細(xì)胞暴露于體外純化的刺激物(凋亡細(xì)胞、脂多糖、炎性細(xì)胞因子或聚集蛋白等),在這個(gè)范例中,小膠質(zhì)細(xì)胞確實(shí)分泌極化巨噬細(xì)胞的典型因子,但根據(jù)最近研究的發(fā)現(xiàn),M1和M2狀態(tài)在體內(nèi)不能作為孤立的現(xiàn)象出現(xiàn)。近年來單細(xì)胞組學(xué)、時(shí)空組學(xué)、高精度分子成像技術(shù)的應(yīng)用大大拓寬了科研人員的視野,使得人們能夠深入了解組織中細(xì)胞構(gòu)成的多樣性和基因表達(dá)狀態(tài)。這些新技術(shù)的應(yīng)用揭示了小膠質(zhì)細(xì)胞的不同狀態(tài)。

2 新發(fā)現(xiàn)的特定小膠質(zhì)細(xì)胞亞型

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐免疫細(xì)胞,它的亞型是由微環(huán)境以時(shí)間和區(qū)域依賴的方式不斷塑造的[8-9],并不構(gòu)成定型的細(xì)胞群;它們的形態(tài)、分子結(jié)構(gòu)甚至超微結(jié)構(gòu)在不同的細(xì)胞亞型中都有很大的不同。實(shí)際上小膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、應(yīng)激和疾病的不同階段分化為多種表型[10]。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多小膠質(zhì)細(xì)胞亞型,如CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞、暗小膠質(zhì)細(xì)胞(dark microglia,DM)、疾病相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞(disease-associated microglia,DAM)、白質(zhì)相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞(white matter-associated microglia,WAMs)等。

2.1 CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞大腦中存在出生前吞噬凋亡神經(jīng)元形成的CD11c+的小膠質(zhì)細(xì)胞亞群,是一個(gè)穩(wěn)定的亞群。小膠質(zhì)細(xì)胞在吞噬凋亡細(xì)胞時(shí)會(huì)促使其由CD11c-轉(zhuǎn)變成CD11c+,小膠質(zhì)細(xì)胞受體與凋亡神經(jīng)元之間的作用增強(qiáng)。CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞在胚胎晚期出現(xiàn),然后在年輕成鼠中下降到幾乎無法檢測(cè)到的水平。然而,CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞在年齡較大(6～9月齡)的小鼠中又重新出現(xiàn)。這表明CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞不是一種簡單的、短暫的激活型小膠質(zhì)細(xì)胞表型,而是一類穩(wěn)定的小膠質(zhì)細(xì)胞。小膠質(zhì)細(xì)胞CD11c+的穩(wěn)定表達(dá)需要骨橋蛋白(osteopontin,OPN)的共表達(dá)[11]。OPN是一種分泌性細(xì)胞外基質(zhì)糖蛋白,在正常腦組織的神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)較低,但在許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病中過度表達(dá)(如AD、ALS、PD等)[12-13]。CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中唯一可以產(chǎn)生OPN的小膠質(zhì)細(xì)胞。OPN對(duì)CD11+亞群的穩(wěn)定性以及吞噬和促炎癥反應(yīng)的執(zhí)行是必需的,OPN促進(jìn)CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)突觸的吞噬及增殖能力[14]。CD11c+OPN+亞群在穩(wěn)定狀態(tài)下表現(xiàn)出穩(wěn)定的表型,并表達(dá)獨(dú)立于小膠質(zhì)細(xì)胞激活的核心遺傳程序。產(chǎn)生OPN的CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞定義為一個(gè)功能亞群而非瞬時(shí)激活表型,可以深入了解小膠質(zhì)細(xì)胞分化對(duì)大腦發(fā)育的貢獻(xiàn)。

將產(chǎn)生OPN的CD11c+小膠質(zhì)細(xì)胞定義為功能性小膠質(zhì)細(xì)胞亞群,有助于深入了解健康和疾病中的小膠質(zhì)細(xì)胞分化,而CD11c+OPN+小膠質(zhì)細(xì)胞在腦內(nèi)的空間分布、與神經(jīng)退行性疾病間的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

2.2 DM利用高空間分辨率電鏡,發(fā)現(xiàn)大腦中存在另一種類型的小膠質(zhì)細(xì)胞。與正常的小膠質(zhì)細(xì)胞相比,這一類型細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)具有一些獨(dú)特的特征。這些細(xì)胞總是表現(xiàn)出氧化應(yīng)激的跡象,呈現(xiàn)濃縮的電子密集的細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì),伴有細(xì)胞質(zhì)收縮、高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張,以及線粒體改變。電鏡下,這一類型的小膠質(zhì)細(xì)胞幾乎與線粒體一樣暗,被命名為DM[15]。

DM很少在健康個(gè)體中被發(fā)現(xiàn),它與衰老、慢性應(yīng)激和AD等退行性過程有關(guān)。這種表型在正常穩(wěn)態(tài)條件下很少出現(xiàn),但在慢性應(yīng)激、衰老、分形信號(hào)缺乏(Cx3cr1敲除小鼠)和AD病理學(xué)(APP-PS1小鼠)期間增多。最近在大鼠和人類中也發(fā)現(xiàn)了DM[16-18]。免疫染色結(jié)果顯示DM表達(dá)4D4、CD11b和TREM2,而不表達(dá)Cx3cr1、Iba1和P2RY12。DM具有較高的吞噬活性,廣泛吞噬樹突棘、軸突終末和整個(gè)突觸。目前DM只能通過電鏡來識(shí)別,對(duì)它們的研究重要的是尋找能夠精確識(shí)別DM的選擇性標(biāo)志物。

2.3 促血管生成修復(fù)相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞在腦血管損傷后重塑過程中,一個(gè)獨(dú)特的小膠質(zhì)細(xì)胞亞群促血管生成,將CD45lo、Cx3cr1+、P2RY12+、CD24+定義為修復(fù)相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞(repair-associated microglia,RAM)。借助活體顯微鏡,在Cx3cr1GFP/+小鼠中觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞在腦血管損傷后立即向損傷血管投射突起,形成“玫瑰花結(jié)”樣完全包裹住血管的管狀結(jié)構(gòu)。小膠質(zhì)細(xì)胞包住受損或凝結(jié)的血管,使纖維蛋白局限于小灶簇而不是分布在整個(gè)損傷的腦實(shí)質(zhì),限制了滲漏到實(shí)質(zhì)的程度,從而提供了腦血管損傷后的第一線保護(hù)。研究表明[19],小膠質(zhì)細(xì)胞花環(huán)結(jié)構(gòu)形成和抑制血腦屏障泄漏是星形膠質(zhì)細(xì)胞ATP釋放和隨后的P2RY12信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)控的(Fig 1a)。抑制P2RY12受體或CX43半通道可使小膠質(zhì)細(xì)胞花環(huán)結(jié)構(gòu)減少。

RAM在腦血管損傷過程中,通過形成“玫瑰花環(huán)”結(jié)構(gòu)限制損傷程度,又發(fā)揮著促進(jìn)血管生成作用。在急性出血性血管損傷的情況下,小膠質(zhì)細(xì)胞的這些作用,超過了其吞噬狀態(tài)或釋放促炎分子的能力所產(chǎn)生的負(fù)面作用。

2.4 DAM在5XFAD(AD轉(zhuǎn)基因小鼠)模型分析鑒別出一種與AD相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞稱為DAM。首先從5XFAD小鼠的大腦中篩選了所有(CD45+)免疫細(xì)胞,然后進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)分析。對(duì)6只野生型和AD模型小鼠的8 016個(gè)單細(xì)胞進(jìn)行了分類,創(chuàng)建了10個(gè)轉(zhuǎn)錄差異最大的亞群的詳細(xì)譜系。分析確定兩個(gè)小群體的細(xì)胞,即集群Ⅱ和Ⅲ,代表AD中觀察到的獨(dú)特小膠質(zhì)細(xì)胞狀態(tài),將這種狀態(tài)定義為DAM。DAM位于不可溶性淀粉樣蛋白β斑塊(amyloid β plaques,Aβ)附近,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的其他區(qū)域不存在。但DAM不僅存在于AD中,在髓鞘碎片堆積的情況下,也存在于脫髓鞘和ALS,多發(fā)性硬化癥,中風(fēng)等其他神經(jīng)退行性疾病中。

DAM的形成通過TREM2依賴和TREM2非依賴路徑進(jìn)行。小膠質(zhì)細(xì)胞在接收到AD病理學(xué)、衰老和ALS病理學(xué)相關(guān)信號(hào)后,會(huì)導(dǎo)致TREM2獨(dú)立的DAM中間狀態(tài)(階段1),階段1主要涉及體內(nèi)平衡小膠質(zhì)細(xì)胞檢查點(diǎn)基因(Cx3cr1和P2ry12/P2ry13)表達(dá)的減少和B2m等基因的上調(diào)。這種中間DAM階段可被TREM2依賴的二級(jí)激活信號(hào)進(jìn)一步激活(階段2),階段2涉及吞噬細(xì)胞和脂質(zhì)代謝基因的上調(diào)(Fig 1b)。但是,在沒有TREM2獨(dú)立階段的情況下,沒有觀察到具有TREM2依賴階段的細(xì)胞,這表明DAM激活是一種機(jī)械耦合的時(shí)間事件,必須首先在TREM2獨(dú)立途徑中啟動(dòng),然后激活TREM2依賴程序。DAM的基因表達(dá)發(fā)生顯著變化,脂質(zhì)代謝途徑和吞噬相關(guān)基因升高[20](Tab 1),對(duì)應(yīng)于AD中斑塊清除的需要,DAM是保存在小鼠和人類中的AD相關(guān)吞噬細(xì)胞。DAM積極參與淀粉樣斑塊的分解和消化,在AD中起積極作用,是一種新的保護(hù)性小膠質(zhì)細(xì)胞亞型。

Fig 1 New subtypes of microglia

2.5 斑塊相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞(plaque-associated microglia,PAM)另一種與AD相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞稱為PAM。在AD大腦中,PAM聚集在Aβ斑塊周圍,在健康的大腦中,小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞很容易區(qū)分。在神經(jīng)炎癥期間,如在AD中,活化的小膠質(zhì)細(xì)胞和外周巨噬細(xì)胞改變了它們各自的形態(tài)和標(biāo)記表達(dá)模式,混淆了它們的區(qū)別。CD11a在包括巨噬細(xì)胞在內(nèi)的外周免疫細(xì)胞上高度表達(dá),但在小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞上不表達(dá)。CD11a可用作區(qū)分小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞和浸潤性外周免疫細(xì)胞的標(biāo)志物。利用CD11a陰性標(biāo)志物,表明AD轉(zhuǎn)基因小鼠大腦中的PAM細(xì)胞完全由小膠質(zhì)細(xì)胞組成[21]。Aβ斑塊吸引小膠質(zhì)細(xì)胞遷移到附近,斑塊周圍的小膠質(zhì)細(xì)胞形成功能和形態(tài)學(xué)改變的獨(dú)特小膠質(zhì)細(xì)胞群。PAM在其基因表達(dá)中表現(xiàn)出進(jìn)行性變化(Tab 1)。小膠質(zhì)細(xì)胞從“穩(wěn)態(tài)”狀態(tài)轉(zhuǎn)化為“DAM”或“小膠質(zhì)神經(jīng)變性”表型[22-23]。

Tab 1 New subtypes of microglia

AD大腦中, PAM與DAM同樣聚集在Aβ斑塊周圍,但PAM與DAM不同,PAM具有更高的轉(zhuǎn)錄性,流動(dòng)性和吞噬活性低,不能通過吞噬作用有效清除Aβ,所以對(duì)此類小膠質(zhì)細(xì)胞功能進(jìn)行調(diào)節(jié)可能是治療AD的突破。

2.6 白質(zhì)相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞年齡是最常見的神經(jīng)退行性疾病的主要風(fēng)險(xiǎn)因素,衰老會(huì)導(dǎo)致灰質(zhì)和白質(zhì)變性。基因表達(dá)研究表明,衰老的小膠質(zhì)細(xì)胞在白質(zhì)中發(fā)展出更具炎癥的表型。利用飛行時(shí)間質(zhì)譜(time of flight mass spectrometer,CyTOF)分析不同腦區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞表型,比較了灰質(zhì)和白質(zhì)之間不同小膠質(zhì)細(xì)胞免疫標(biāo)志物的表達(dá),此方法在蛋白質(zhì)水平上證實(shí)了scRNA-seq檢測(cè)到的人白質(zhì)和灰質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞的區(qū)別,白質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的HLA-DR、CD68、ApoE和EMR1水平高于灰質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞[24]。利用單細(xì)胞RNA測(cè)序和UMAP分析將老化的白質(zhì)與老化的灰質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞分離。白質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞特異性簇由特定基因特征定義。利用白質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞基因特征,區(qū)分了兩個(gè)白質(zhì)特異性簇,稱之為WAMs和激活的小膠質(zhì)細(xì)胞。WAMs的特征是體內(nèi)平衡基因的下調(diào),和檢查點(diǎn)基因以及DAM相關(guān)基因的上調(diào)(Tab 1)。激活的小膠質(zhì)細(xì)胞以編碼許多代謝基因的上調(diào)為標(biāo)志,主要是核糖體亞基和線粒體基因,其中許多是小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)衰老反應(yīng)的一部分。將激活的小膠質(zhì)細(xì)胞與WAMs進(jìn)行比較, WAMs中最豐富的途徑是缺氧誘導(dǎo)因子信號(hào)、溶酶體和膽固醇途徑[25]。WAMs標(biāo)記基因隨著白質(zhì)老化而增加,在白質(zhì)內(nèi),小膠質(zhì)細(xì)胞多聚集在含有髓鞘碎片的結(jié)節(jié)內(nèi),這些結(jié)節(jié)負(fù)責(zé)清除白質(zhì)中的髓鞘碎片(Fig 1c)。WAMs在髓鞘碎片降解中具有重要功能。WAMs參與清除退化的髓鞘。因此,WAMs可能代表清除白質(zhì)老化和疾病期間積累的變性髓磷脂所需的潛在保護(hù)性反應(yīng)。

WAMs與DAM的形成都依賴于髓樣細(xì)胞2 (TREM2)信號(hào)上表達(dá)的觸發(fā)受體,但WAMs似乎代表一種小膠質(zhì)細(xì)胞狀態(tài),顯示DAM基因特征的部分激活, WAMs和DAM狀態(tài)可能是連續(xù)的細(xì)胞身份,可以相互融合。在衰老中,小膠質(zhì)細(xì)胞的激活似乎向WAMs狀態(tài)轉(zhuǎn)移,而在AD中,則向DAM狀態(tài)轉(zhuǎn)移。在老年小鼠中,WAMs似乎是通過ApoE非依賴性途徑產(chǎn)生的,而在AD模型中,具有DAM和WAMs基因特征的小膠質(zhì)細(xì)胞的產(chǎn)生需要ApoE功能。并且WAMs具有一個(gè)主要特征：參與白質(zhì)髓鞘碎片清除。

2.7 膠質(zhì)瘤相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞和膠質(zhì)瘤瘤周相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞在惡性膠質(zhì)瘤中,局部小膠質(zhì)細(xì)胞和循環(huán)單核細(xì)胞遷移到腫瘤微環(huán)境并分化為腫瘤支持細(xì)胞,膠質(zhì)瘤中髓樣細(xì)胞亞群的細(xì)胞異質(zhì)性和功能表型仍不清楚。使用scRNA-seq和CyTOF技術(shù)對(duì)來自對(duì)照大腦和腦腫瘤的人類小膠質(zhì)細(xì)胞的基因和蛋白表達(dá)進(jìn)行聯(lián)合評(píng)估。發(fā)現(xiàn)人類膠質(zhì)瘤中存在相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞簇(glioma-associated myeloid,GAM)。膠質(zhì)瘤相關(guān)簇的差異基因表達(dá)分析顯示,小膠質(zhì)細(xì)胞核心基因的表達(dá)較低,而代謝、炎癥和干擾素相關(guān)基因的表達(dá)更高(Tab 1)。GAM的mRNA表達(dá)譜顯示促炎性M1和抗炎性M2極化標(biāo)志物因子的上調(diào)。該證據(jù)表明,人類膠質(zhì)母細(xì)胞瘤含有混合的M1/M2樣極化GAM[26](Fig 1d)。在腫瘤周圍組織樣本中還確定了一個(gè)離散的髓樣細(xì)胞簇,將瘤周GAM(peritumoral GAM ,PGAM)確定為GAM的一個(gè)獨(dú)特亞群。PGAM富含趨化性和促炎性程序,CCL2、CCL3、CCL4、CCL3L1、CXCL12、CSF1、TNF-α和IL-1β的表達(dá)相對(duì)較高。PGAM表現(xiàn)出促炎癥和趨化表型,與外周血單核細(xì)胞募集相關(guān),并降低總體存活率[27]。PGAM和GAM可用P2RY12區(qū)分, P2RY12僅在腫瘤-基質(zhì)界面標(biāo)記小膠質(zhì)細(xì)胞。

GAM促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的生存、增殖、代謝、遷移和自我更新,還可以通過刺激血管生成等間接方式促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤進(jìn)展[28]。PGAM可能是腫瘤微環(huán)境的細(xì)胞靶點(diǎn)。

2.8 脂滴蓄積小膠質(zhì)細(xì)胞(lipid-droplet-accumulating microglia,LDAM)通過聯(lián)合透射電鏡、相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-stokes raman scattering,CARS)和流式細(xì)胞分析技術(shù),研究者比較3月齡和20月齡鼠小膠質(zhì)細(xì)胞的胞漿內(nèi)容物,發(fā)現(xiàn)20月齡鼠小膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)明顯的脂滴蓄積,約是3月齡的4倍,主要存在于海馬腦區(qū),并以PLIN3和Iba1聯(lián)合標(biāo)識(shí)鑒定出新的小膠質(zhì)細(xì)胞表型-LDAM。LDAM中脂滴構(gòu)成主要是中性脂質(zhì)TAGs、DAGs、MAGs和CEs。進(jìn)一步的高脂滴和低脂滴小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組比較發(fā)現(xiàn),LDAM高表達(dá)的基因,主要富集在吞噬功能負(fù)調(diào)控途徑,促ROS生成、致炎因子生成和β氧化等通路[29]。

LDAM是少有的以代謝變化為主要特征的小膠質(zhì)細(xì)胞亞型。代謝重編程是髓系細(xì)胞系調(diào)控自身功能的典型生化過程。借鑒于外周的巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用和變態(tài)炎性反應(yīng)中的嗜酸性粒細(xì)胞,脂滴蓄積被認(rèn)為是一種炎性標(biāo)記和細(xì)胞器結(jié)構(gòu),LDAM被認(rèn)為是一類致炎細(xì)胞,參與衰老和神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生和進(jìn)展。同時(shí),轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn),在LDAM下調(diào)的基因如AXL、CD74、CLEC7A和CYBB,在另一類依賴TREM2激活的DAM亞型則上調(diào),而DAM被認(rèn)為是有利于改善AD病理過程。從代謝調(diào)控的角度,干預(yù)脂滴蓄積是對(duì)LDAM亞型功能修復(fù)的潛在措施[30]。

3 結(jié)語與展望

我們現(xiàn)在知道,大腦中存在小膠質(zhì)細(xì)胞的不同亞群,即小膠質(zhì)細(xì)胞在腦內(nèi)空間分布上表現(xiàn)出細(xì)胞密度、基因和蛋白表達(dá)、功能的不同和形態(tài)上的差異。在有害刺激存在下會(huì)改變單個(gè)亞群,并誘導(dǎo)新亞群的出現(xiàn)[31]。了解其形態(tài)、轉(zhuǎn)錄和空間異質(zhì)性是發(fā)現(xiàn)其在神經(jīng)退行性病變中作用的關(guān)鍵。組學(xué)的應(yīng)用能夠?qū)Ω嘈∧z質(zhì)細(xì)胞亞型進(jìn)行詳細(xì)描述,越來越多的功能特異性小膠質(zhì)細(xì)胞亞群通過表達(dá)一個(gè)或兩個(gè)獨(dú)特的特征基因進(jìn)行鑒定。明確區(qū)分小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞亞群將加速確定治療藥物靶點(diǎn)和優(yōu)化藥物輸送方法。短暫的小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭后再重新填充小膠質(zhì)細(xì)胞的獨(dú)特表型以及其他有利表型,揭示了治療神經(jīng)疾病的新機(jī)會(huì)。另一方面,我們對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的研究越來越深入,面臨的亞型區(qū)分和功能標(biāo)識(shí)也就越復(fù)雜。最初的M1/M2極化概念確實(shí)是有用的,雖然特異性標(biāo)記物發(fā)現(xiàn)的越來越多,但是特定亞型細(xì)胞功能仍舊圍繞早期的定義,采用這種模式是為了簡化數(shù)據(jù)解釋,將研究重點(diǎn)放在小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸娴谋硇蜕稀１碚魈囟ㄐ∧z質(zhì)細(xì)胞表型的功能具有挑戰(zhàn)性,但對(duì)于將科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用至關(guān)重要。新的研究可以針對(duì)性地分析特定大腦區(qū)域而不是整個(gè)大腦的基因表達(dá)。

目前小膠質(zhì)細(xì)胞亞型的分類主要來源于人和小鼠,但CD11c+細(xì)胞亞型的分類主要來源于小鼠。人類和小鼠之間的物種差異限制了我們對(duì)人類小膠質(zhì)細(xì)胞的功能探索。最新研究證明胎兒小膠質(zhì)細(xì)胞的動(dòng)態(tài)靜息/活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換在人類和小鼠之間非常相似,但在人類和小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育過程中存在分子差異。該研究將為人體小膠質(zhì)細(xì)胞的研究奠定堅(jiān)實(shí)有力的基礎(chǔ)、為小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞研究結(jié)果向人體醫(yī)療轉(zhuǎn)化提供了理論依據(jù)[32]。