《Brain, Behavior, and Immunity》：Midbrain microglial and macrophage mRNAs distinguish neuroinflammatory schizophrenia from bipolar disorder
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本研究针对神经炎症在精神分裂症和双相情感障碍中的异质性，通过单核RNA测序和RT-PCR技术，系统分析了人死后中脑组织中11个小胶质细胞/巨噬细胞标志物的表达特征。研究发现高炎症精神分裂症患者中与细胞运动、吞噬和免疫激活相关的转录本显著上调，而高炎症双相情感障碍患者则呈现小胶质细胞运动相关基因下调的独特模式，提示两种疾病存在差异化的神经免疫机制，为开发个体化免疫治疗策略提供了新靶点。
长期以来，科学家们一直怀疑大脑的免疫系统在严重精神疾病中扮演着重要角色，但具体机制扑朔迷离。特别是在精神分裂症和双相情感障碍中，关于大脑常驻免疫细胞——小胶质细胞和浸润的巨噬细胞——的状态，研究结果常常相互矛盾。有些研究发现这些细胞被“激活”了，仿佛在对抗炎症；而另一些研究却显示它们活动降低甚至没有变化。这种不一致性可能源于多种因素，例如研究的大脑区域不同，或者更重要的是，并非所有患者都存在显著的神经炎症。事实上，大约一半的精神分裂症患者和30%的双相情感障碍患者被认为属于“高炎症”亚型。那么，一个核心问题浮出水面：如果能精准区分这些炎症亚型，精神分裂症和双相情感障碍患者的大脑免疫细胞活动是否存在根本性的差异？这些差异又能为我们理解两种疾病的独特病理机制乃至开发新的治疗方法带来哪些启示？
为了回答这些问题，由Gerardo Mendez-Victoriano和Cynthia S. Weickert等领衔的研究团队在《Brain, Behavior, and Immunity》上发表了一项深入研究。他们将目光投向了大脑深处一个对动机、奖赏和运动控制至关重要的区域——中脑。研究团队设想，中脑的小胶质细胞可能比其他脑区（如前额叶皮层）对炎症刺激更为敏感。为了检验这一假说，他们开展了一项精细的研究。
研究人员首先利用单核RNA测序技术，在人脑中脑组织中精准定位了11种常用于区分小胶质细胞和巨噬细胞的分子标志物在特定细胞集群中的表达情况。接着，他们测量了包含61名健康对照、63名精神分裂症患者和33名双相情感障碍患者的大规模人死后中脑样本中这些标志物的mRNA水平。关键的是，他们根据个体中脑的炎症水平（通过一组炎症相关mRNA表达界定），将所有受试者进一步分为“高炎症”和“低炎症”亚组进行比较。此外，还通过免疫组织化学方法，在高倍显微镜下观察和分析了中脑黑质区一种与吞噬功能相关的蛋白质CD68的阳性细胞数量、形态和活性。
研究结果揭示了一幅清晰的差异化图景。在高炎症精神分裂症患者的中脑中，一系列与小胶质细胞/巨噬细胞激活相关的mRNA水平显著升高。例如，与细胞运动和迁移相关的标志物（如IBA1、CD11B）、与抗体Fc片段结合从而触发免疫反应的受体（如CD64、CD32C）、与细胞因子反应相关的蛋白（如CD40）以及参与吞噬作用的标志物（CD68）均明显上调。免疫组化结果进一步证实，高炎症精神分裂症患者中脑黑质区的CD68阳性细胞数量更多，并且这些细胞的整体“激活指数”（综合考虑染色强度和细胞面积）也更高，提示其吞噬功能处于活跃状态。
然而，在高炎症双相情感障碍患者中，却观察到了不同的模式。虽然巨噬细胞富集的Fcγ受体CD32C的mRNA也有所增加，但一组对于小胶质细胞运动和监测环境至关重要的标志物（如P2RY12、CX3CR1）的mRNA水平反而显著降低。这表明，在双相情感障碍中，尽管可能存在一定的免疫激活，但小胶质细胞的基础运动和监视功能可能受到了抑制，呈现出一种“功能失调”的状态。
主要关键技术方法
本研究的关键技术方法包括：利用单核RNA测序（snRNA-seq）对中脑组织进行细胞分型，以确定微胶质/巨噬细胞标志物的细胞来源；采用RT-qPCR（逆转录定量聚合酶链式反应）检测61例对照、63例精神分裂症和33例双相障碍患者中脑组织的11个微胶质/巨噬细胞相关mRNA表达水平；使用递归聚类分析根据炎症相关mRNA表达将病例分为高/低炎症亚组；并通过免疫组织化学（IHC）对中脑黑质CD68蛋白进行定位、计数和形态学分析。样本来源于斯坦利医学研究所和新南威尔士州脑组织资源中心的人死后脑组织库。
3.1. 大多数mRNA标志物在中脑小胶质细胞中而非巨噬细胞中高度富集
通过snRNA-seq分析，研究人员首先明确了11个目标mRNA标志物主要表达于哪种免疫细胞。结果显示，7个标志物（IBA1、CD11B、CX3CR1、P2RY12、CD64、CD40、TMEM119）主要富集于小胶质细胞集群；2个标志物（CD32C、CD86）主要在巨噬细胞集群中表达；HEXB在所有神经细胞类型中均有表达；而CD68的表达则因诊断而异，在对照组中主要见于巨噬细胞，但在高炎症精神分裂症中，于小胶质细胞集群中也呈现高表达。这为后续在混合细胞的组织样本中解读mRNA变化提供了重要的细胞类型依据。
3.2. 与精神分裂症增加和双相情感障碍减少相关的小胶质细胞运动性转录本
在整体诊断水平比较中，发现双相情感障碍患者中脑的小胶质细胞运动相关mRNA（IBA1、CD11B、CX3CR1、P2RY12）水平相较于对照组显著降低（平均降低25%）。而精神分裂症患者仅P2RY12低于对照组。当按炎症亚组分析时，差异更加明显：高炎症精神分裂症患者的IBA1和CD11B mRNA显著高于其他所有亚组（平均增加30%），而高炎症和低炎症双相情感障碍患者的P2RY12和CX3CR1 mRNA则显著低于低炎症对照组（平均降低45%）。这表明两种疾病的小胶质细胞运动性相关分子机制存在根本差异。
3.3. 通过FcγR-IgG/免疫复合物抗原结合与小胶质细胞/巨噬细胞激活相关的转录本在高炎症精神分裂症和双相情感障碍中增加
分析针对免疫球蛋白G（IgG）和免疫复合物的Fcγ受体发现，巨噬细胞富集的CD32C mRNA在精神分裂症和双相情感障碍（整体诊断）以及高炎症精神分裂症和高炎症双相情感障碍（亚组分析）中均显著增加。小胶质细胞富集的高亲和力Fcγ受体CD64的mRNA则在整体诊断的双相情感障碍中降低，但在高炎症精神分裂症亚组中显著高于所有其他亚组。这表明抗体介导的免疫细胞激活机制在两种疾病的高炎症状态下均被触发，但涉及的细胞类型和受体可能不同。
3.4. 与小胶质细胞/巨噬细胞炎症活性相关的转录本在高炎症精神分裂症和双相情感障碍中发生显著变化
与细胞因子反应相关的标志物CD40 mRNA在精神分裂症和双相情感障碍（整体诊断）中轻度增加，并在高炎症精神分裂症和高炎症双相情感障碍亚组中显著高于低炎症亚组。而共刺激分子CD86的mRNA在双相情感障碍（整体诊断）以及低炎症精神分裂症和双相情感障碍亚组中降低。小胶质细胞特异性标志物TMEM119的mRNA在低炎症双相情感障碍中高于其他低炎症亚组。这些结果提示两种疾病中免疫细胞激活的状态和功能存在复杂性。
3.5. 与小胶质细胞/巨噬细胞吞噬/酶活性相关的转录本在高炎症精神分裂症中增加
溶酶体标志物CD68的mRNA在精神分裂症（整体诊断）以及高炎症精神分裂症亚组中显著升高。功能研究显示，高炎症精神分裂症患者中脑黑质区的CD68阳性细胞数量、细胞面积、染色强度及综合“激活指数”均显著高于低炎症对照组。这些细胞多呈现活化形态（胞体饱满、突起减少）或阿米巴样形态，与吞噬功能增强一致。
4. 讨论
本研究的主要结论是，精神分裂症和双相情感障碍患者中脑的小胶质细胞和巨噬细胞表现出差异化的转录谱系，这强调了神经炎症在两种疾病中可能具有不同的病理生理基础。在高炎症精神分裂症中，小胶质细胞和巨噬细胞显示出广泛的激活状态，包括运动性增强、抗体Fc受体介导的激活、促炎细胞因子反应上调以及吞噬功能亢进。相反，在高炎症双相情感障碍中，虽然也存在巨噬细胞相关的Fc受体激活，但小胶质细胞的基础运动和监测功能相关基因（如P2RY12）表达下调，提示可能存在一种“动力不足”或功能紊乱的状态。
这些发现具有多重重要意义。首先，它们为精神分裂症的“小胶质细胞激活假说”提供了更精细的支持，并指出双相情感障碍可能存在独特的小胶质细胞功能失调。其次，研究强调了根据炎症状态对患者进行分型的重要性，这有助于解释以往研究中的不一致结果，并为未来开展针对特定炎症亚组的临床试验奠定了基础。例如，针对精神分裂症高炎症亚组，策略可能在于抑制过度激活的吞噬功能（如靶向CD68）或促炎反应（如靶向CD40）；而对于双相情感障碍，则可能需要考虑增强小胶质细胞的运动和监视功能（如针对P2RY12通路）。
此外，研究还揭示了小胶质细胞、巨噬细胞以及其他脑细胞（如星形胶质细胞）之间复杂的相互作用。多种mRNA之间的强相关性提示这些细胞在神经炎症环境中可能存在协同或级联效应。同时，研究也指出长期抗精神病药物可能是影响这些免疫标志物表达的一个混杂因素。
总之，这项研究通过精确的细胞分型、炎症亚组分层和多层次分子分析，深刻揭示了精神分裂症与双相情感障碍在中脑免疫景观上的异同。它不仅推进了我们对这两种严重精神疾病神经生物学基础的理解，更重要的是，指出了未来开发个体化免疫调节疗法的潜在新靶点和方向。
