星形胶质细胞在多发性硬化慢性活动性病灶核心中的空间蛋白谱解析及其微环境调控机制

《Acta Neuropathologica》：Spatial protein profiling reveals active roles for astrocytes in the chronic active lesion core during multiple sclerosis

本研究针对多发性硬化（MS）慢性活动性病灶核心区星形胶质细胞功能未知的问题，通过NanoString GeoMx空间蛋白谱技术分析皮质白质组织，发现病灶核心区星形胶质细胞显著上调MAPK信号通路、免疫检查点蛋白（4-1BB/Tim-3/MERTK）及吞噬相关标志物（CTSD）。该研究首次揭示星形胶质细胞通过调节炎症环境与清除碎片主动维持脱髓鞘轴突存活，为靶向病灶核心的神经保护策略提供新方向。

　　

在多发性硬化（Multiple Sclerosis, MS）这场中枢神经系统的"无声战役"中，慢性活动性病灶如同持久战的火线，其核心区域长期被视为仅由星形胶质细胞构成的"瘢痕区"而缺乏深入研究。尽管星形胶质细胞在MS病变中形态显著改变，但它们在病灶核心的具体功能始终成谜。传统观点认为该区域是相对静止的"终点站"，但脱髓鞘轴突在此区域的存活现象暗示其中可能隐藏着维持神经元生存的关键机制。随着疾病修饰疗法对进展期MS疗效有限，探索病灶核心的微环境调控机制成为突破治疗瓶颈的新希望。

本研究采用四大关键技术手段：首先利用新鲜冻存的人脑白质组织（来源：克利夫兰诊所伦理审查批准的遗体捐献程序）建立空间分析样本库；其次通过NanoString GeoMx?数字空间分析平台对正常外观白质（NAWM）、病灶周围、病灶边缘和病灶核心四个区域进行56种蛋白靶点的空间定位检测；第三采用免疫荧光显微技术验证蛋白的细胞定位；最后结合公共单细胞RNA测序数据库（Absinta et al.）和全基因组关联研究（GWAS）数据进行多组学验证。

星形胶质细胞进程覆盖度、形态学和相互作用在慢性活动性病灶区域存在差异

通过GFAP免疫荧光标记发现，星形胶质细胞密度从NAWM向病灶核心逐渐增加，形成明显的梯度变化。高分辨率成像显示核心区星形胶质细胞进程与残留的SMI标记轴突紧密接触，部分轴突呈现肿胀的回缩球结构，提示星形胶质细胞可能通过直接接触参与轴突命运调控。

区分慢性活动性病灶中星形胶质细胞的区域蛋白谱

研究采用ALDH1L1作为星形胶质细胞特异性标记物，克服GFAP在病灶区广泛表达的局限性。通过PLP（蛋白脂质蛋白）和MHCII（主要组织相容性复合体II型）染色界定病灶区域，对四个蛋白面板（神经细胞分型、胶质细胞分型、免疫肿瘤药物靶点、MAPK信号通路）进行空间分析，建立首张星形胶质细胞在病灶不同区域的分子图谱。

病灶核心星形胶质细胞呈现最显著的空间多样性

蛋白表达谱显示核心区星形胶质细胞与NAWM和病灶周围区差异最大，与病灶边缘区相对相似。单细胞转录组数据验证此发现，表明核心区星形胶质细胞具有独特的分子特征。

病灶核心相关星形胶质细胞中的EGFR信号传导

MAPK信号通路成分（EGFR、p44/42 MAPK ERK1/2、磷酸化-p90RSK）在核心区显著上调。免疫荧光与3D重建确认这些蛋白定位于星形胶质细胞，转录组分析显示EGFR mRNA同步升高。GWAS分析进一步揭示MAPK1/MAPK3基因多态性与MS发病和严重程度相关。该信号通路在肌萎缩侧索硬化（ALS）组织中未见激活，但在慢性非活动病灶中持续存在，提示其特异性参与MS病灶修复。

免疫检查点蛋白在病灶核心星形胶质细胞中表达

4-1BB、Tim-3和MERTK等免疫调节蛋白在核心区星形胶质细胞高表达。三维成像显示这些蛋白密集分布于星形胶质细胞膜表面，而转录水平分析呈现蛋白- mRNA表达解离现象（MERTK同步升高，Tim-3反而降低），提示存在转录后调控。这些蛋白在ALS和慢性非活动病灶中缺失，表明其特异性参与慢性活动病灶的免疫微环境塑造。

病灶核心的碎片清除机制

组织蛋白酶D（CTSD）和TMEM119（传统小胶质细胞标记物）在核心区星形胶质细胞异常高表达。共聚焦显微镜观察发现TMEM119+颗粒被包裹于CTSD+溶酶体内，CD68和LAMP1标记证实星形胶质细胞具有活跃的吞噬功能。在慢性非活动病灶中同样存在此现象，提示星形胶质细胞的碎片清除功能是病灶修复的共性机制。

本研究通过空间多组学技术揭示星形胶质细胞在MS慢性活动性病灶核心中扮演着"多功能管家"的角色：通过激活EGFR-MAPK信号通路维持细胞稳态，借助免疫检查点蛋白调节炎症反应，利用溶酶体系统清除细胞碎片。这种三位一体的功能模式为解释脱髓鞘轴突在病灶核心的存活机制提供了新视角，突破了星形胶质细胞仅作为"瘢痕形成者"的传统认知。研究首次将免疫治疗领域的检查点概念引入星形胶质细胞功能研究，为开发靶向病灶核心的神经保护疗法提供了理论依据。值得注意的是，星形胶质细胞的功能特性随病灶活动状态动态变化（如免疫检查点蛋白仅在活动病灶表达），这种可塑性为精准干预提供了时间窗口的启示。该研究发表于《Acta Neuropathologica》的成果不仅深化了对MS病理机制的理解，更为神经退行性疾病的细胞特异性治疗策略开辟了新途径。