结核性脑膜炎中结核分枝杆菌诱导少突胶质细胞凋亡促进星形胶质细胞介导的细胞套叠结构形成及吞噬作用新机制

《BMC Infectious Diseases》：Mycobacterium tuberculosis-induced oligodendrocyte apoptosis promotes astrocyte-mediated cell-in-cell formation and phagocytosis in tuberculous meningitis

本研究针对结核性脑膜炎(TBM)中细胞套叠结构(CIC)的病理机制展开探索，通过临床组织病理分析和体外共培养实验，首次证实结核分枝杆菌(MTB)感染可诱导少突胶质细胞凋亡，进而促进星形胶质细胞介导的CIC形成和吞噬作用。该发现揭示了CIC作为TBM新型病理生理机制的重要意义，为神经系统感染性疾病治疗提供了新靶点。

　　

在全球传染病致死原因中，结核病至今仍高居榜首，而结核性脑膜炎更是其中最凶险的类型——每年新增病例超10万，致死致残率居高不下。尽管抗结核药物治疗不断进步，但传统方案对结核性脑膜炎效果有限，多数患者仍会遗留严重神经功能障碍。更棘手的是，新型抗结核药物因价格昂贵和副作用明显，尚未在临床广泛应用。中国作为结核病高负担国家，探索结核性脑膜炎的新型病理机制迫在眉睫。

在这项发表于《BMC Infectious Diseases》的研究中，冯金丽团队将目光投向了一个百年历史却鲜为人知的细胞现象——细胞套叠结构。这种被称为"细胞中的细胞"的特殊结构，在肿瘤、感染等多种疾病中被陆续发现，但其在神经系统感染中的作用始终成谜。研究团队大胆推测：在结核性脑膜炎的复杂病理环境中，是否存在细胞套叠结构的参与？这种结构是否会成为疾病进展的关键推手？

为解开这些谜团，研究人员首先回溯分析了12例结核性脑膜炎患者的脑组织活检样本。通过H&E染色和免疫组织化学染色，他们首次在患者脑组织中观测到明显的细胞套叠结构。这些结构表现为透明空泡环绕细胞核的特殊形态，如同细胞内部嵌套着另一个细胞。更精细的观察发现，新形成的细胞套叠结构具有典型特征：进入的效应细胞被透明带包围，细胞核被挤压成新月形，细胞膜尚未完全闭合。

多色免疫荧光技术帮助团队精准识别了参与细胞套叠结构的"演员阵容"。星形胶质细胞（GFAP阳性）作为"宿主细胞"，而少突胶质细胞（Olig2阳性）和神经元（NeuN阳性）则扮演着"效应细胞"的角色。统计显示，这三种细胞类型形成细胞套叠结构的比例无显著差异，表明这种细胞相互作用在结核性脑膜炎中具有普遍性。

体外实验进一步证实了这种特殊的细胞互动。当研究人员将人星形胶质细胞系HA1800与人少突胶质细胞系MO3.13以1:1比例共培养时，成功重现了细胞套叠结构的形成过程。活细胞工作站记录下了少突胶质细胞进入星形胶质细胞的完整过程，以及少突胶质细胞在星形胶质细胞内部解体或逃逸的动态场景。

研究的关键突破在于发现了结核分枝杆菌的致病新机制。当团队用卡介苗(BCG)模拟结核分枝杆菌感染时，细胞套叠结构的形成显著增加。流式细胞术检测显示，BCG处理1小时即能诱导少突胶质细胞凋亡，且凋亡细胞数量随时间推移逐渐上升。更令人惊讶的是，当使用凋亡诱导剂星形孢菌素预处理少突胶质细胞后，细胞套叠结构的形成和星形胶质细胞的吞噬作用均显著增强，提示凋亡过程是驱动这些现象的关键因素。

吞噬作用的发现为理解结核性脑膜炎的病理过程提供了新视角。在患者脑组织切片中，研究人员观察到星形胶质细胞吞噬少突胶质细胞碎片的现象。体外实验中，活细胞工作站清晰记录了星形胶质细胞对少突胶质细胞碎片的吞噬过程，且BCG处理显著增强了这一活性。

主要技术方法

研究整合临床组织分析（12例TBM患者活检样本）与体外实验模型，采用H&E染色和免疫组化进行病理鉴定，通过多色免疫荧光技术明确细胞类型，利用星形胶质细胞与少突胶质细胞共培养体系重现CIC形成过程，借助活细胞工作站动态观测细胞相互作用，并应用流式细胞术定量分析BCG诱导的细胞凋亡。

CICs在TBM患者脑组织中的发现

通过对12例结核性脑膜炎患者脑活检组织的病理学分析，研究团队首次在该疾病中鉴定出细胞套叠结构的存在。H&E染色显示特征性的透明空泡环绕细胞核结构，免疫组化进一步证实GFAP阳性的星形胶质细胞是这些结构的主要载体。

靶细胞为星形胶质细胞，效应细胞为少突胶质细胞和神经元

多色免疫荧光分析明确揭示了细胞套叠结构的细胞组成：星形胶质细胞作为宿主细胞，而少突胶质细胞和神经元作为被内化的效应细胞。这种异型细胞套叠结构的发现，表明了神经细胞间新型相互作用的存在。

人星形胶质细胞和少突胶质细胞的体外CIC形成

通过建立体外共培养系统，研究成功重现了星形胶质细胞与少突胶质细胞间的细胞套叠结构形成过程。值得注意的是，BCG感染显著促进了这一现象的發生，提示病原体感染在调控细胞相互作用中的关键作用。

BCG感染诱导少突胶质细胞凋亡

流式细胞术分析证实，BCG处理可时间依赖性地诱导少突胶质细胞凋亡。这种凋亡诱导效应在感染后1小时即可检测到，且主要表现为早期凋亡，为理解感染与细胞命运改变的关联提供了定量证据。

星形胶质细胞对少突胶质细胞碎片的吞噬

研究在患者脑组织和体外实验中均观察到星形胶质细胞对少突胶质细胞碎片的吞噬现象。这种吞噬活性在BCG感染或凋亡诱导剂处理后显著增强，表明吞噬作用与细胞套叠结构形成可能受到共同调控机制的协调。

凋亡促进星形胶质细胞中CIC的形成和吞噬作用

通过比较BCG感染和星形孢菌素预处理的效果，研究证实凋亡过程是促进细胞套叠结构形成和吞噬作用的关键驱动力。这一发现建立了从病原体感染到细胞凋亡，再到细胞间特殊相互作用的功能联系。

研究的讨论部分深入剖析了这些发现的科学意义。细胞套叠结构根据形成机制可分为内化型（如细胞吞噬）和侵入型（如侵入作用），根据细胞类型可分为同型和异型。本研究结果表明，结核性脑膜炎中观察到的细胞套叠结构主要类似于内化类型，特别是吞噬作用。

星形胶质细胞在神经系统细胞套叠结构形成中的核心地位值得关注。研究发现，参与细胞套叠结构形成的星形胶质细胞同时表达GFAP和Nestin蛋白，这支持了细胞套叠结构可能与进化返祖现象相关的假说。在结核性脑膜炎的炎症刺激下，细胞套叠结构形成可能是一种原始机制的重新激活。

能量代谢改变可能是促进细胞套叠结构形成的另一个因素。结核性脑膜炎患者脑脊液中葡萄糖浓度因结核分枝杆菌消耗而降低，这种能量不足的环境可能促使细胞通过细胞套叠结构获取营养。同时，凋亡细胞提供的"eat-me"信号可能是触发星形胶质细胞吞噬活性的关键。

值得注意的是，星形胶质细胞的吞噬功能在非感染条件下也有报道，如缺血性脑损伤模型中ABC1A1调控的吞噬作用，以及海马区MEGF10介导的突触修剪。本研究首次在感染性疾病中建立了细胞套叠结构形成与吞噬作用的功能关联，提示mTOR等信号通路可能协调调控这些过程。

从病理生理学角度看，少突胶质细胞不仅为轴突提供营养支持，还负责髓鞘形成。结核分枝杆菌诱导的少突胶质细胞凋亡可能破坏髓鞘完整性，损害神经元功能。而细胞套叠结构形成可能加剧这一过程，成为结核性脑膜炎神经损伤的新机制。有趣的是，在其他疾病如局灶性脑缺血中，抑制小胶质细胞对功能活性神经元的吞噬可以防止神经元功能延迟性丧失，这提示干预星形胶质细胞相关的细胞套叠结构形成和吞噬作用，可能为结核性脑膜炎的治疗提供新策略。

该研究的创新性在于首次在结核性脑膜炎中系统阐释了细胞套叠结构的病理意义，建立了从结核分枝杆菌感染到细胞凋亡，再到细胞间特殊相互作用的功能轴线。虽然研究存在临床样本量有限、缺乏健康对照等局限性，但其整合临床组织分析和体外机制探索的研究策略，为理解神经系统感染性疾病的细胞机制提供了新范式。

这些发现不仅深化了对结核性脑膜炎病理生理过程的理解，更提出了通过干预细胞套叠结构形成来保护髓鞘和神经元功能的新治疗思路。随着对细胞套叠结构形成机制的深入解析，这一古老而神秘的细胞现象有望成为感染性疾病治疗的新靶标，为结核性脑膜炎这一重大公共卫生挑战提供新的解决方案。