靶向补体抑制改善重复性轻度闭合性颅脑损伤的病理与认知结局

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Targeted complement inhibition ameliorates the pathological and cognitive outcomes in repetitive mild closed head injury

本研究针对重复性轻度闭合性颅脑损伤(rmTBI)导致的认知障碍机制不清的问题，通过建立12次头部撞击的小鼠模型，采用靶向补体抑制剂CR2-Crry进行干预。研究发现rmTBI可激活补体系统，引起小胶质细胞介导的突触吞噬，而损伤后抑制补体可通过调控神经免疫景观、上调神经保护通路显著改善认知功能。该研究为rmTBI的发病机制提供了新见解，并验证了补体抑制的治疗潜力。

　　

在接触性运动和军事行动中，重复性轻度闭合性颅脑损伤(rmTBI)已成为严峻的公共卫生挑战。这类损伤虽然每次单独看来程度较轻，但长期累积效应可能导致严重的神经退行性病变，如慢性创伤性脑病(CTE)。然而，其背后导致认知障碍的神经免疫机制，特别是补体系统在这一过程中的作用，尚不明确。

为了解开这一谜题，Khalil Mallah、Silvia Guglietta和Stephen Tomlinson等研究人员在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上发表了一项开创性研究。他们利用C57BL/6J小鼠，建立了一个重复12次头部撞击的rmTBI模型，并首次深入探究了补体系统在损伤后病理过程和认知障碍中的关键作用。研究人员采用了一种创新的靶向补体抑制剂——CR2-Crry，这种药物能特异性地聚集在补体激活的部位，抑制C3的活化，从而精准地阻断补体通路。

研究团队综合运用了质谱流式细胞术(CyTOF)、RNA测序(RNA-seq)、蛋白质组学和免疫组织化学等多种先进技术。质谱流式细胞术能够高通量地分析脑组织内复杂的免疫细胞群体；RNA测序揭示了基因表达的全局变化；蛋白质组学则从蛋白质水平验证了关键通路的改变；而免疫荧光染色则直观地展示了补体沉积、小胶质细胞形态以及突触吞噬等现象。

研究首先通过比较4次、8次和12次撞击的损伤模型，发现12次撞击能引起最显著的免疫细胞浸润和认知缺陷，因此选择该模型进行后续研究。

=p<0.001.c Spatial learning and memory retention were assessed via the Barnes Maze as indicated by the total latency to escape the platform.This task started on day 7 after the last impact. Statistical analysis was carried out via repeated-measures two-way ANOVA with the Bonferroni correction for multiple comparisons. Mean+/- SEM.=p<0.05;=p<0.01 d Learning phase for the first 5 days of the Barnes maze test. e Slope of improvement in total latency for the first 5 days of the task.Statistical analysis was carried out via one-way ANOVA with the Bonferroni correction for multiple comparisons. An unpaired t-test was also performed to compare non-injured and 12-impact mice. Mean+/- SEM.p<0.05. f Comparison of memory retention on day 8 of the task by measuring the total latency(sec) to escape the platform. Statistical analysis was carried out via one-way ANOVA with Bonferroni correction for multiple comparisons. An unpaired t test was also performed to compare non-injured and 12-impact mice. Mean+/- SEM.p<0.05;p<0.01.For c-f, the number of replicates: no injury(n=8),4 impacts(n=8),8 impacts(n=8),and 12 impacts(n=11).g Bar graphs showing the total number of cells in the brains of non-injured mice and rmCHl mice after 4,8, and 12 impacts at 14 days after the last impact.h CD45.2high immune cells.i CD45.2int immune cells.j CD45.2 nonimmune cells.k T cells.I Monocytes.m neutrophils and n Macrophages.A minimum of 4 animals/group were used for flow cytometry. For g-n, the analysis was performed via one-way ANOVA with the Bonferroni correction for multiple comparisons. Mean+/- SEM.=p<0.05;=p<0.01;*=p<0.001'>

Repetitive mild closed head injury results in the activation of microglia and complement

研究发现，rmTBI诱导了小胶质细胞从静息/巡逻状态向激活状态转变，表现为分支指数降低、细胞领地体积和细胞体积减小。更重要的是，在最后一次撞击后24小时，皮质组织中检测到明显的补体C3沉积，证实了补体系统在rmTBI后被激活。

Complement inhibition improves cognitive performance after rmCHI

最关键的发现在于，在损伤周期结束后使用CR2-Crry进行治疗，可以显著改善小鼠在巴恩斯迷宫(Barnes Maze)中的空间学习和记忆保留能力。同时，治疗组小鼠皮质中的C3沉积也明显减少，证明了药物的靶向抑制作用。

Complement inhibition after rmCHl results in the transcriptional upregulation of pathways associated with neuroprotection,synaptic plasticity, and neurogenesis

转录组分析显示，与Vehicle治疗的损伤小鼠相比，CR2-Crry治疗的小鼠大脑基因表达谱更接近于未损伤小鼠。功能富集分析表明，补体抑制上调了与神经元发育、神经发生、记忆和突触传递相关的基因，激活了神经保护性转录程序。

Complement activation modifies the immune cell landscape of the injured brain after rmCHI

质谱流式细胞术揭示了rmTBI后脑内复杂的免疫景观。补体抑制不仅改变了小胶质细胞的表型，增加了MHC-II⁺和CD11c⁺的小胶质细胞亚群，还影响了其他免疫细胞，如单核细胞和常规树突状细胞(cDC)的比例。特别值得注意的是，海马区补体受体C5aR1和CR3的表达水平与认知功能呈正相关，提示这些受体的上调可能具有保护作用。

Proteomic analysis after rmCHI revealed complement-dependent changes in proteins associated with wound healing, phagocytosis,and degenerative disorders

蛋白质组学分析不仅再次证实了补体成分C1qa在损伤组中上调，还发现了一系列与吞噬作用相关的蛋白（如Lamp1、Cdc42等）在Vehicle组中高表达，而在CR2-Crry组中显著降低。免疫荧光实验直接观察到，CR2-Crry治疗减少了海马CA3区小胶质细胞对SV2⁺突触的吞噬，为补体介导的突触消除导致认知障碍的假说提供了直接证据。

这项研究首次系统地阐明了补体系统在rmTBI病理过程中的核心作用。通过多组学整合分析，研究人员描绘了一幅清晰的图像：重复性轻度脑损伤会激活补体系统，导致小胶质细胞表型改变和突触的异常吞噬，进而引发认知功能障碍。而利用CR2-Crry进行靶向补体抑制，不仅能减轻补体激活和突触丢失，还能调节神经免疫反应，使其向保护性和修复性方向转变，最终改善认知结局。

该研究的深刻意义在于，它将补体系统确立为rmTBI后慢性神经退行性变的关键驱动因素，并验证了靶向补体抑制作为一种潜在治疗策略的可行性。尤其重要的是，治疗是在损伤周期结束后才开始的，这更符合临床实际情况，大大增强了其临床转化潜力。随着像ADX-097这样针对C3的靶向补体抑制剂进入临床开发阶段，这项基础研究的发现为未来治疗重复性脑损伤及相关神经退行性疾病开辟了新的道路。