泡沫状小胶质细胞将氧化脂质与多发性硬化症疾病进展相关联

《Nature Neuroscience》：Foamy microglia link oxylipins to disease progression in multiple sclerosis

　　

多发性硬化症（Multiple Sclerosis，MS）是一种慢性神经炎症性疾病，其核心病理特征为脱髓鞘白质病灶的持续累积与扩大，最终导致不可逆的神经功能残疾。本研究在人类死后脑组织的继发性进展型MS病灶中鉴定出一类独特的泡沫状GPNMB+小胶质细胞/巨噬细胞群，该群细胞与病灶扩张密切相关。研究人员通过对人死后MS病灶开展整合脂质组学、转录组学、蛋白质组学、化学蛋白质组学与组织学分析发现，含有泡沫状小胶质细胞/巨噬细胞的病灶表现出脂质代谢通路紊乱、溶酶体应激及吞噬与抗原呈递相关分子标记上调，但不具备经典促炎基因表达特征。此类病灶中富含氧化脂质（oxylipins）、双单酰甘油磷脂酸（bismonoacylglycerolphosphates，BMPs）及胆固醇酯，并与B细胞浸润及IgG1水平升高显著相关。单酰甘油脂肪酶（Monoacylglycerol Lipase，MAGL）作为一种在含泡沫状小胶质细胞/巨噬细胞的病灶中特异性富集的脂质代谢酶，被识别为潜在治疗靶点。在脱髓鞘小鼠模型中，抑制MAGL可促进病灶修复并减少小胶质细胞活化。此外，脑脊液中氧化脂质水平与泡沫状病灶占比呈正相关，提示其作为进展期疾病生物标志物的潜力。本研究阐明脂质代谢紊乱在慢性MS病理进程中的关键作用，并提出靶向泡沫状小胶质细胞/巨噬细胞是干预进展型MS的重要策略。

本研究针对进展型多发性硬化症（Multiple Sclerosis，MS）缺乏有效疾病修饰治疗的临床难题，聚焦慢性病灶持续扩张的细胞与分子机制。现有研究虽已明确早期复发缓解阶段的免疫机制，但对驱动不可逆残疾的慢性病灶扩张机制认识不足，尤其是脂质代谢与小胶质细胞异质性在该过程中的作用长期被忽视。为此，研究人员利用荷兰脑库（Netherlands Brain Bank，NBB）的继发性进展型MS死后脑组织资源，整合多组学技术与实验验证，系统解析了泡沫状GPNMB⁺小胶质细胞/巨噬细胞的分子特征、临床相关性及靶向干预潜力，相关成果发表于《Nature Neuroscience》。

研究采用的关键技术方法包括：基于荷兰脑库的28例继发性进展型MS与10例对照的死后白质样本队列，结合组织学分类构建包含活跃病灶、混合活跃/非活跃病灶、非活跃病灶及再髓鞘化病灶的系统分型体系；整合靶向脂质组学、bulk RNA测序、蛋白质组学与基于活性探针的化学蛋白质组学（Activity-Based Protein Profiling，ABPP）的多组学分析；加权基因共表达网络分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis，WGCNA）与多组学因子分析（Multi-Omics Factor Analysis，MOFA）用于挖掘核心分子轴；结合免疫组织化学、原位杂交及溶磷脂酰胆碱诱导的小鼠脊髓局灶性脱髓鞘模型进行功能验证；并对脑脊液氧化脂质与病灶特征的关联进行分析。

研究结果分为以下部分：

第一部分，含泡沫状小胶质细胞的病灶与更快的MS疾病进展相关。研究人员对250例MS捐赠者的8708个白质病灶进行病理-临床关联分析，发现活跃病灶与混合活跃/非活跃病灶中泡沫状小胶质细胞的比例与达到扩展残疾状态量表6分和8分的时间缩短、总病程缩短显著相关，而再髓鞘化病灶比例则与较慢进展相关。泡沫状小胶质细胞定义为HLA-DR/DQ/DP阳性、呈阿米巴样或圆形形态且胞质含液泡的细胞，其在混合活跃/非活跃病灶边缘与活跃病灶中显著富集。

第二部分，脂质组学揭示含泡沫状小胶质细胞病灶的脂质谱紊乱。靶向脂质组学分析显示，所有MS病灶均表现为髓鞘相关脂质丢失，而含泡沫状小胶质细胞的病灶特异性富集胆固醇酯、甘油三酯、双单酰甘油磷脂酸及氧化脂质。油红O染色证实中性脂质积累，且该表型与泡沫状小胶质细胞密度正相关。细胞因子筛选未发现经典促炎因子差异，仅FasL、CCL5及SerpinE1在泡沫状病灶中上调。

第三部分，转录组学与蛋白质组学捕获含泡沫状小胶质细胞病灶的独特分子谱。多组学数据的主成分分析与病灶分型及泡沫表型高度相关。加权基因共表达网络分析识别出四个与混合活跃/非活跃泡沫状病灶相关的模块：微胶质富集模块ME12以溶酶体应激标记GPNMB、GRN、CHIT1为核心，并富集抗病毒反应与抗原呈递基因；髓系模块ME5关联脂质储存、吞噬与氧化脂质生成通路；未折叠蛋白反应模块ME7与内质网应激相关；B细胞模块ME15反映适应性免疫细胞浸润。蛋白质组学验证了ME12与ME5模块的蛋白水平升高，且IgG1在泡沫状病灶中显著增加。

第四部分，泡沫状小胶质细胞代表一种独特的微胶质状态。通过与已发表的单细胞核RNA测序数据集比对，研究人员发现泡沫状病灶特异性富集Micro_D转录状态，其特征为GPNMB、CHIT1、APOC1、PLIN2及ACP5高表达，功能注释指向脂质储存、吞噬与溶酶体区室，而无经典促炎信号。免疫荧光证实GPNMB⁺小胶质细胞定位于混合活跃/非活跃病灶的边缘区域。

第五部分，多组学整合捕获与疾病进展相关的分子轴。多组学因子分析提取的因子3可综合表征泡沫状GPNMB⁺小胶质细胞的分子特征，包括胆固醇酯、双单酰甘油磷脂酸、氧化脂质及其合成酶（ALOX15B、TBXAS1）升高，IgG1与补体成分上调，及轴突蛋白丢失。该因子与更短的疾病持续时间及更快进展显著相关，并在伪时间轨迹分析中区分再髓鞘化病灶与泡沫状病灶。

第六部分，活性蛋白质组学揭示MAGL是改善病灶修复的靶点。化学蛋白质组学在泡沫状病灶中鉴定出97种活性水解酶，其中单酰甘油脂肪酶（MAGL）活性较非泡沫状病灶升高约4倍，且其mRNA与蛋白均在泡沫状小胶质细胞中富集。MAGL催化内源性大麻素2-花生四烯酰甘油水解为花生四烯酸——氧化脂质的前体。在小鼠脱髓鞘模型中，从造模后第2天开始给予MAGL抑制剂MAGLi-432，可减少小胶质细胞活化与脂质积累，促进髓鞘碎片清除与病灶修复。

第七部分，脑脊液氧化脂质与泡沫状小胶质细胞负荷相关。研究人员检测同队列MS捐赠者的脑脊液氧化脂质水平，发现多种花生四烯酸来源的氧化脂质（如12-HHTrE、PGD2、15-HETE）与脑内泡沫状病灶比例呈显著正相关。

在讨论部分，研究人员指出，本研究首次在多组学层面系统定义了与进展型MS病灶扩张及残疾恶化相关的泡沫状GPNMB⁺小胶质细胞/巨噬细胞群。该细胞状态以脂质积累、溶酶体应激、持续吞噬与抗原呈递为特征，缺乏经典促炎基因表达，提示其代表一种慢性代谢重编程而非急性炎症激活。多组学整合发现的分子轴（MOFA因子3）可作为评估疾病进展的生物标志物组合。靶向MAGL可通过阻断氧化脂质生成、提升2-花生四烯酰甘油水平并激活 cannabinoid受体CB1/CB2，从而抑制神经毒性、调节自身免疫并促进修复，在脱髓鞘模型中显示出治疗潜力。该泡沫状微胶质状态与肥胖中的脂质相关巨噬细胞、阿尔茨海默病中的淀粉样蛋白反应小胶质细胞具有转录相似性，提示跨疾病的共享病理程序。脑脊液氧化脂质与GPNMB、CHIT1等分子有望成为患者分层与治疗监测的生物标志物。研究同时指出死后组织的静态局限性及毒素模型的简化性，未来需结合空间转录组与临床研究进一步验证。最终结论强调，靶向泡沫状小胶质细胞的脂质代谢通路，为阻断慢性病灶进展、开发进展型MS的疾病修饰疗法提供了全新策略。