年轻与老年小鼠心脏及肌肉骨骼系统雪旺细胞的多层次表达谱分析揭示器官特异性衰老机制

本研究针对衰老过程中周围神经系统功能退化的问题，聚焦于心脏（iCNS）与坐骨神经雪旺细胞（SC）的分子特征差异。研究人员通过Sox10CreERT2和Plp1CreERT谱系示踪模型结合RNA测序技术，发现心脏SC具有促血管生成特性，而衰老导致心脏SC脂肪酸转运蛋白FABP4表达下调及坐骨神经SC胶原重塑和TNF-α炎症通路激活。该研究为器官特异性神经退行性病变提供了新的分子机制见解。

　　

在人体这部精密运行的"机器"中，周围神经系统犹如遍布全身的信息传输网络，而雪旺细胞（Schwann cells, SC）就是这条网络上的"绝缘技师"和"维修工程师"。它们不仅负责形成髓鞘（myelin）来加速神经冲动传导，还为轴突提供代谢支持，并在神经损伤后启动修复程序。然而随着岁月流逝，这条精密网络开始出现老化迹象：周围神经逐渐出现髓鞘结构异常，雪旺细胞数量减少，衰老细胞比例增加，最终导致神经传导功能受损。这种衰老现象在骨骼肌中表现为肌力减弱，在心脏则可能引发心律失常。

特别令人关注的是心脏内在神经系统（intracardiac nervous system, iCNS）中的雪旺细胞。虽然早在电子显微镜时代科学家就观察到了它们的存在，但由于缺乏特异性标记基因和合适的动物模型，这些细胞一直如同"蒙着面纱的神秘角色"，其基因表达特征和生物学功能至今未被阐明。更重要的是，人们不清楚心脏雪旺细胞与其他周围神经系统（如支配肌肉骨骼系统的坐骨神经）中的雪旺细胞有何差异，以及在衰老过程中又会发生怎样的特异性变化。回答这些问题对于理解器官特异性神经退行性病变和开发针对性治疗策略具有重要意义。

针对这一科学难题，来自德国弗莱堡大学的研究团队在《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》上发表了他们的最新研究成果。他们采用了两组他莫昔芬诱导的Cre-loxP转基因小鼠模型——Sox10^CreERT2;R26^TdT/+和Plp1^CreERT/+;R26^TdT/+，分别标记所有雪旺细胞和倾向于标记髓鞘化雪旺细胞。研究设置了年轻组（2-3个月）和老年组（20-24个月）小鼠，通过荧光激活细胞分选术（FACS）分离心脏和坐骨神经中的tdTomato阳性细胞，随后进行RNA测序分析，并通过免疫荧光染色在蛋白水平验证关键发现。

研究主要采用了几个关键技术方法：使用诱导型转基因小鼠模型进行细胞特异性谱系追踪；通过荧光激活细胞分选（FACS）从心脏和坐骨神经组织中分离目标细胞群体；采用RNA测序技术进行全转录组表达谱分析；利用免疫荧光染色和共聚焦显微镜进行蛋白水平的空间定位和定量分析；应用胶原杂交肽（CHP）技术检测胶原重塑活性；使用TUNEL染色评估细胞死亡情况。

3.1. Sox10-和Plp1-诱导型CRE小鼠模型可用于研究iCNS和坐骨神经中的SC

研究人员首先验证了两种转基因小鼠模型在标记心脏和坐骨神经雪旺细胞方面的有效性。结果显示，两种模型均能成功标记心脏神经节、心外膜神经和心脏壁中的雪旺细胞。有趣的是，心脏雪旺细胞与交感神经纤维（TH+）的接触面积显著大于与副交感神经纤维（ChAT+）的接触面积，这一发现在两种模型中均得到证实。

3.2. 年轻小鼠中心脏SC比坐骨神经SC具有更明显的促血管生成表达谱

通过比较年轻小鼠心脏和坐骨神经雪旺细胞的转录组，研究人员发现了显著的差异：心脏雪旺细胞高表达促血管生成相关基因，而坐骨神经雪旺细胞则高表达与轴突发生、轴突导向和髓鞘形成相关的基因。免疫荧光分析证实，心脏雪旺细胞中TGF-β1和VEGFA阳性细胞比例显著高于坐骨神经，且这些细胞主要聚集在心脏血管周围。

3.3. 老年小鼠中，与心脏SC相比，坐骨神经SC中细胞外基质重塑过程丰富

在老年小鼠中，心脏和坐骨神经雪旺细胞之间的差异仍然存在，但表现出新的特征。坐骨神经雪旺细胞高表达细胞外基质（ECM）重塑相关基因，如Col14a1、Thsd4和Fbn2。使用胶原杂交肽进行的检测证实，老年坐骨神经雪旺细胞周围的胶原重塑活性显著高于心脏雪旺细胞。

3.4. 与年轻小鼠相比，老年小鼠心脏SC显示更明显的神经细胞死亡通路激活和脂肪酸转运基因表达降低

年龄比较显示，老年小鼠心脏雪旺细胞中神经细胞死亡通路相关基因表达上调。虽然朊病毒蛋白（PrP）的基因表达水平升高，但并未在心脏神经节中检测到神经元细胞死亡或PrP蛋白积累，提示可能是轴突变性或修剪而非神经元死亡。更重要的是，老年小鼠心脏雪旺细胞中脂肪酸转运蛋白FABP4的表达显著降低，这可能影响髓鞘形成所需的脂质运输。

3.5. 老年小鼠坐骨神经SC显示促炎性TNF-α相关表达谱，这在年轻小鼠坐骨神经SC中未检测到

老年坐骨神经雪旺细胞表现出明显的炎症特征，特别是TNF-α信号通路相关基因表达上调。免疫荧光分析证实，老年坐骨神经中TNF-α阳性的雪旺细胞数量几乎是年轻小鼠的15倍，表明衰老激活了坐骨神经雪旺细胞的促炎症信号。

研究结论与讨论部分强调了本研究的多个重要意义。首先，研究证实了Sox10^CreERT2和Plp1^CreERT转基因小鼠模型可用于心脏雪旺细胞研究，为后续功能研究提供了工具。研究发现心脏雪旺细胞具有促血管生成特性，而坐骨神经雪旺细胞主要参与髓鞘相关功能，揭示了不同器官中雪旺细胞的功能特化。

特别重要的是，研究揭示了衰老过程中器官特异性变化：心脏雪旺细胞出现脂肪酸转运障碍，可能影响髓鞘完整性；而坐骨神经雪旺细胞则激活了胶原重塑和炎症反应。这些发现为理解年龄相关性周围神经病变提供了新的分子机制见解，也为开发针对特定器官神经退行性变的治疗策略指明了方向。

研究人员指出，心脏雪旺细胞与血管系统的密切关系提示它们可能在心脏血管发育或稳态维持中发挥作用，这一发现拓展了对雪旺细胞功能多样性的认识。而坐骨神经雪旺细胞在衰老过程中表现的炎症特征，则可能通过激活巨噬细胞等机制加剧神经破坏。

总之，这项研究首次系统地比较了心脏和肌肉骨骼系统雪旺细胞在年轻和老年时期的分子特征，揭示了器官特异性的衰老机制，为未来开发针对特定周围神经病变的治疗方法奠定了重要基础。