《Brain Structure and Function》：CD44 antagonism after traumatic brain injury influences the adult neurogenic niche and behavioral outcomes
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创伤性脑损伤(TBI)后，海马神经再生微环境的异常活化是导致认知功能障碍的重要因素。本研究聚焦CD44在星形胶质细胞响应TBI中的作用，通过使用其拮抗剂毛蕊花糖苷(VB)处理侧向液压冲击(FPI)模型小鼠。研究发现，VB治疗改善了FPI诱导的运动和认知缺陷，减轻了放射状胶质样星形胶质细胞的肥大和异位胶质支架的形成，并抑制了新生颗粒细胞的异常生长和迁移。这项研究表明，CD44是调控TBI后星形胶质细胞反应的关键分子，靶向其功能可改善脑结构和功能预后，为TBI的治疗提供了新策略。
在大脑深处一个名为海马齿状回的区域，成年哺乳动物一生中都持续着新神经元的“生产”，这个过程被称为成年神经发生。这些新生神经元对学习和记忆等认知功能至关重要。然而，当大脑遭受创伤性脑损伤(TBI)这类严重打击时，这个精密的“生产车间”——神经再生微环境会发生剧变。其中，作为“生产者”兼“脚手架”的放射状胶质样星形胶质细胞会被异常激活，变得肥大，并形成错误的引导结构（异位胶质支架），导致新生神经元生长错乱、迁移异常，最终损害大脑功能。尽管已知巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)与其受体CD74的相互作用是星形胶质细胞激活的一个机制，且其信号传导需要细胞表面受体复合物中存在CD44，但CD44在TBI后星形胶质细胞反应中的作用此前尚未被探索。为了解决这个科学问题，研究人员在《Brain Structure and Function》期刊上发表了一项研究，探讨了靶向CD44能否成为改善TBI后不良预后的新策略。
为开展此项研究，作者主要运用了以下几个关键技术方法：使用雄性C57BL/6J小鼠建立了侧向液压冲击损伤(FPI)模型来模拟TBI，并设立假手术组作为对照。在损伤后30分钟，通过腹腔注射给予CD44拮抗剂毛蕊花糖苷(VB)或溶媒进行干预。通过Digigait步态分析系统评估急性期运动功能，并通过模式识别测试(PRT)在伤后21天评估海马依赖的认知功能（模式分离能力）。利用尼氏染色评估皮层损伤体积。采用免疫组织化学技术，使用抗胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和抗双皮质素(DCX)抗体，分别标记并分析海马齿状回内的星形胶质细胞和未成熟神经元，并通过ImageJ软件对星形胶质细胞的面积进行定量分析。所有数据使用GraphPad Prism进行统计学分析。
研究结果
CD44 antagonism improves FPI-induced motor and cognitive impairment and is neuroprotective (CD44拮抗改善FPI诱导的运动和认知障碍并具有神经保护作用)
行为学测试结果显示，FPI导致小鼠在伤后1天出现对侧后肢运动协调性缺陷，而VB治疗显著改善了这一缺陷。在伤后21天进行的模式识别测试中，FPI损伤小鼠丧失了对新异物体的偏好，表明其模式分离能力受损；而VB治疗恢复了小鼠对新异物体的偏好，改善了认知功能。尼氏染色显示，FPI+VB组小鼠的皮层损伤体积有小于FPI+溶媒组的趋势，但差异未达到统计学显著性。这些结果表明，VB治疗在FPI后具有改善运动和认知功能的作用，并可能具有一定的神经保护效果。
The ectopic glial scaffold (异位胶质支架)
对海马齿状回的免疫组化分析显示，FPI损伤后，位于颗粒细胞层(GCL)与门区交界处的放射状胶质样星形胶质细胞发生了显著的形态学改变。与假手术组相比，FPI+溶媒组这些细胞的平均面积显著增加，即发生肥大。并且，这些细胞的主导突起的朝向从正常的指向GCL/分子层，转变为更多地指向门区，形成了所谓的“异位胶质支架”。而FPI后给予VB治疗，则减轻了星形胶质细胞的这种肥大和异常取向。
Basal dendrites and hilar ectopic granule cells (基树突和门区异位颗粒细胞)
研究进一步观察了未成熟神经元（DCX+）的变化。在FPI+溶媒组小鼠中，可见到许多新生颗粒细胞伸出长长的“基树突”异常地生长入门区，并且这些基树突紧密地沿着GFAP+的异常星形胶质细胞突起延伸。此外，在门区也观察到了成簇的异位DCX+颗粒细胞。这些现象都与之前报道的TBI后异常神经发生一致。重要的是，VB治疗显著减少了这些基树突和门区异位颗粒细胞的数量。
研究结论与讨论
本研究首次探讨了CD44在TBI后海马神经再生微环境，特别是放射状胶质样星形胶质细胞反应中的作用。主要结论是：在FPI模型小鼠中，早期使用CD44拮抗剂VB进行治疗，可以 1) 改善TBI导致的急性运动功能障碍和远期认知（模式分离）缺陷；2) 减轻海马齿状回放射状胶质样星形胶质细胞的肥大，抑制异位胶质支架的形成；3) 减少新生颗粒细胞的异常基树突生长和向门区的异位迁移。
这项研究的意义在于，它将CD44确立为调控TBI后星形胶质细胞病理反应和异常神经发生的一个关键分子靶点。CD44是MIF/CD74信号轴的一个必需共刺激因子，该信号轴在多种神经系统疾病中被认为是有潜力的治疗靶点。本研究通过靶向其下游组件CD44，同样取得了改善预后的效果，这扩展了针对该通路的治疗策略。VB（毛蕊花糖苷）作为一种能抑制CD44二聚化的天然化合物，在本研究中展现出了神经保护、抗炎（通过减轻星形胶质细胞活化）和促进神经再生微环境正常化的多重益处。特别值得注意的是，VB改善的认知功能——模式分离能力，已被大量研究证实与海马神经发生水平密切相关。因此，本研究结果将CD44的功能、星形胶质细胞的异常活化、神经发生的紊乱以及行为学缺陷有机地联系起来，为理解TBI后继发性损伤的机制提供了新的视角。尽管本研究未能区分VB的作用是特异性地通过阻断CD44，还是通过影响MIF/CD74信号轴来实现，但其结果明确提示，靶向CD44或其相关通路，是改善TBI后脑结构和功能预后的一个有前景的治疗方向。未来的研究需要进一步阐明CD44在TBI后星形胶质细胞中激活的具体下游机制，并探索其在临床转化中的应用潜力。
