外放射状胶质细胞促进新生儿脑损伤后白质再生：ATF5 通路的关键作用

为探究新生儿脑损伤后白质再生机制，研究人员聚焦外放射状胶质细胞（oRG），发现其可促进白质再生，ATF5 是潜在靶点。

　　# 外放射状胶质细胞促进新生儿脑损伤后白质再生：ATF5 通路的关键作用
在生命的早期阶段，新生儿的大脑就像一颗正在茁壮成长的幼苗，充满着无限的可能。然而，新生儿脑损伤却如同一场突如其来的暴风雨，给这颗幼苗带来了严重的威胁。据统计，新生儿脑损伤的发生率为 1.5 - 3.0‰，每年全球约有 100 万新生儿因此遭受残疾 。其中，新生儿缺血性损伤会导致大脑白质和灰质体积减少，进而引发脑瘫、认知障碍等一系列神经发育缺陷。目前，针对新生儿脑损伤后受损白质的再生和功能恢复，尚无有效的治疗方法。在这样的背景下，探究新生儿脑损伤后白质再生的机制，并寻找潜在的治疗靶点，成为了医学领域亟待解决的重要问题。

为了深入了解新生儿脑损伤后白质再生的奥秘，来自美国儿童国家研究所以及其他多个研究机构的研究人员展开了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Cell Reports Medicine》杂志上，为这一领域带来了新的曙光。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。在样本方面，他们使用了人类脑组织样本（包括婴儿和成人，来自 NIH NeuroBioBank 等）以及 68 只雌性约克夏仔猪 。在实验操作上，通过向 2 周龄仔猪的右脑室周围白质注射内皮素 - 1（ET - 1）来构建缺血性白质损伤模型；运用免疫组织化学技术检测细胞标记物，以分析细胞的变化；采用 RNA 测序（RNA - seq）技术，筛选差异表达基因，探究基因层面的变化；还利用了体内细胞标记、鼻内给药等技术干预实验进程。

下面让我们详细了解一下这项研究的具体结果：

1. OSVZ 增强人类婴儿缺血性脑损伤后 oRG 增殖和 OPC 产生：研究人员分析了人类婴儿和成人的大脑组织，发现缺血性损伤导致婴儿侧脑室下区（SVZ）厚度增加，且增殖细胞密度显著上升，这种变化主要发生在外侧 SVZ（DL - SVZ）和外侧（L）区域的外 SVZ（OSVZ），而非内侧 SVZ（ISVZ） 。同时，缺血后 oRG 细胞的密度和增殖比例显著增加，其形态也发生改变，出现了类似胚胎期的长突起。此外，缺血还使 Olig2⁺Mash1⁺少突胶质细胞前体细胞（OPC）的密度在 DL - SVZ 及其周围脑室周围白质（PVWM）中显著增加，表明人类婴儿早期的 OSVZ 在缺血损伤后具有促进少突胶质细胞生成的潜力。
2. 仔猪脑损伤后 oRG 细胞增殖能力增强：在仔猪实验中，注射 ET - 1 后，研究人员观察到 PVWM 区域的髓鞘碱性蛋白（MBP）表达降低，CC1⁺少突胶质细胞持续减少，同时 DL - SVZ 区域扩大，主要是由于 OSVZ 的扩张，且 OSVZ 中 Ki67⁺细胞密度显著增加，oRG 细胞增殖明显。此外，仔猪 oRG 细胞在损伤后也会延长其突起，这与人类婴儿 oRG 细胞的反应相似。
3. 脑损伤增强 OSVZ OPC 的产生，其迁移至 PVWM 病变处生成成熟少突胶质细胞：研究发现，缺血性损伤使仔猪 DL - SVZ 和受伤的 PVWM 区域的 OPC 密度增加，且大多数 OPC 位于 OSVZ。通过体内细胞标记实验表明，OSVZ 来源的细胞能够迁移到受伤的 PVWM 区域，并分化为成熟的少突胶质细胞，这表明新生儿脑损伤会导致 OSVZ 中 oRG 细胞和 OPC 数量增加，oRG 细胞可能是 OSVZ 内源性 OPC 池扩张和新生儿脑损伤后再生能力的重要贡献者。
4. 新生儿缺血性损伤下调 oRG 和 vRG 细胞中的促少突胶质细胞转录因子：通过对仔猪 SVZ 中 oRG 和脑室径向胶质细胞（vRG）的 RNA - seq 分析，研究人员发现新生儿缺血性损伤下调了 oRG 和 vRG 细胞中参与少突胶质细胞分化的转录因子（如 Olig1、Olig2、Nkx2.2、Sox8 和 Cnp）的表达 。免疫组化分析也证实了这一结果，表明新生儿缺血性损伤会影响 oRG 和 vRG 细胞向少突胶质细胞谱系的分化。
5. ATF5 通路在脑损伤后 oRG 细胞中上调，调节细胞增殖和凋亡：研究人员在 oRG 细胞中发现，缺血损伤后，与凋亡调节相关的基因（如 Atf5、Mcl1、Bag3 和 Bcl2a1）上调。通过体内实验证实，ATF5 通路基因在人和仔猪出生后的 oRG 细胞中选择性上调。使用索拉非尼抑制 ATF5 通路，可显著抑制 oRG 细胞增殖，并导致细胞凋亡增加，表明 ATF5 激活在新生儿脑损伤后 oRG 细胞的增殖和存活中起着关键作用。
6. 鼻内激活 ATF5 促进受伤 PVWM 中 OSVZ 来源的少突胶质细胞生成：给予仔猪鼻内注射沙鲁巴胺（salubrinal）激活 ATF5 通路后，发现其可增加 oRG 细胞的增殖，且在缺血性损伤后，延长 ATF5 激活时间能显著增加 OSVZ 来源的成熟少突胶质细胞数量，改善缺血诱导的成熟少突胶质细胞减少和 MBP 表达降低的情况 。此外，体外实验表明，沙鲁巴胺主要作用于 oRG 细胞，而非 OPC，从而促进少突胶质细胞生成。
7. 鼻内激活 ATF5 改善新生儿白质损伤诱导的微观结构改变和步态行为障碍：通过高分辨率扩散张量成像（DTI）分析发现，鼻内激活 ATF5 可改善缺血损伤引起的白质微观结构改变，增加分数各向异性（FA）值 。同时，在行为学测试中，鼻内激活 ATF5 显著改善了缺血性损伤导致的步态障碍，表明这种治疗方法不仅能促进少突胶质细胞生成，还能改善白质损伤引起的功能障碍。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：本研究首次揭示了人类婴儿和新生仔猪模型在缺血性损伤后，oRG 细胞增殖增加，OPC 产生增强。ATF5 激活在 oRG 细胞的增殖和存活中起关键作用，鼻内激活 ATF5 可促进 OSVZ 来源的少突胶质细胞生成和白质损伤后的髓鞘再生，改善微观结构和行为障碍。这些发现揭示了 oRG 细胞和 OSVZ 在出生后早期的新作用，并确定 ATF5 是治疗婴儿白质损伤的潜在治疗靶点。

然而，该研究也存在一定的局限性。例如，在仔猪模型中，直接使用转基因系统进行谱系追踪存在挑战，无法直接观察 oRG 来源的 OPC；同时，仔猪脑内 OPC 的分离和培养尚未建立，体外细胞培养实验使用的是小鼠而非仔猪。此外，沙鲁巴胺并非特异性作用于 ATF5 通路，其对 OPC 的直接作用也不能完全排除。尽管如此，这项研究仍然为新生儿脑损伤后白质再生的研究提供了重要的理论依据和潜在的治疗方向。未来，需要进一步深入研究，以克服这些局限性，为临床治疗新生儿白质损伤带来新的希望。