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推荐阅读：本文发现干扰素 γ（IFNγ）刺激星形胶质细胞上调 BATF2，抑制 IRF1 等，对神经炎症有保护作用。
### 研究背景
星形胶质细胞作为中枢神经系统（CNS）中数量最多的神经胶质细胞，对维持中枢神经系统的稳态、应对损伤和疾病至关重要。在多种神经炎症性疾病，如多发性硬化症（MS）中，星形胶质细胞广泛活化，这是常见的病理特征，持续的星形胶质细胞活化会促进早期病灶形成和炎症持续。
细胞因子，尤其是像干扰素 γ（IFNγ）这样具有多效性的细胞因子，在神经炎症性疾病中对星形胶质细胞功能影响重大。IFNγ 对星形胶质细胞的作用存在两面性，在疾病发展早期，它可通过启动细胞因子产生，加剧炎症和神经元损伤；但在免疫介导的神经炎症进展阶段，IFNγ 信号传导又与防止脱髓鞘和临床症状恶化相关。目前，虽然已经知晓一些星形胶质细胞 IFNγ 信号传导途径，但直接调节这种保护作用的分子仍不明确。
BATF2 作为碱性亮氨酸拉链（bZIP）ATF 样转录因子，属于 bZIP 转录因子家族。在炎症的外周模型中，BATF2 具有多效性免疫调节作用，既能发挥促炎功能，也有保护作用。鉴于其在细胞因子刺激下的活性以及在外周的广泛调节作用，BATF2 很可能参与调节神经炎症事件，但它在中枢神经系统中的作用尚未有研究报道。
IFNγ 增强人星形胶质细胞中 BATF2 的表达
为探究星形胶质细胞 IFNγ 信号传导的潜在调节因子，研究人员对经多种细胞因子（包括 IFNγ、肿瘤坏死因子（TNF）-α、白细胞介素（IL）-1β、IL-17 和粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF））处理的原代人脊髓星形胶质细胞进行 RNA 测序。主成分分析（PCA）显示，脊髓星形胶质细胞对不同细胞因子的反应存在差异，IFNγ 处理组与对照组差异最大。
通过比较 IFNγ 处理组与对照组及其他细胞因子处理组，发现 IFNγ 特异性上调的基因包括 HLA-DMB、HLA-DQB1、HLA-DOA、INHBE、IL18BP 和 BATF2 等。其中，BATF2 是唯一编码转录因子的基因，且此前已知其在外周参与调节炎症过程。进一步研究发现，IFNγ 刺激原代人星形胶质细胞后，BATF2 转录本在 12 - 24 小时达到表达峰值，且其表达对 IFNγ 具有特异性，IFNγ 相较于其他炎症介质及 BATF 家族成员，能更有效地促进 BATF2 表达。同时，IFNγ 刺激 24 小时后，星形胶质细胞中 BATF2 蛋白水平也显著升高。这表明 IFNγ 信号传导可特异性上调星形胶质细胞中 BATF2 的转录和蛋白表达。
IFNγ 调节 BATF2 的转录活性
为明确 BATF2 在 IFNγ 下游特定基因靶点的染色质占据情况，研究人员对经 IFNγ 或培养基处理 24 小时的原代人脊髓星形胶质细胞进行染色质免疫沉淀（ChIP）测序。结果显示，处理组间的相关性系数表明实验重复性良好。与培养基对照组相比，IFNγ 处理的人星形胶质细胞合并峰区域数量增加，平均每个合并区域的峰标签数也更高，这意味着 IFNγ 刺激可增加 BATF2 的染色质可及性和转录活性。
在特定基因组位点，IFNγ 处理的细胞中 BATF2 结合事件总体增多，在启动子区域和 CpGI 岛均有特异性富集。DNA 基序分析表明，培养基刺激的星形胶质细胞中，BATF2 主要结合核因子（NF）Y 位点；而 IFNγ 处理后，BATF2 在 AP - 1 位点的结合显著增加。这表明 IFNγ 可诱导 BATF2 的转录活性，使其功能从调节正常细胞过程转变为调节神经炎症相关过程。
BATF2 抑制星形胶质细胞中 IFNγ 下游 IRF1 的过表达
通过对经处理的星形胶质细胞中与 BATF2 结合的注释基因进行 Ingenuity 通路分析（IPA），发现多个炎症通路与 BATF2 结合区域显著相关，包括 IFNγ 和 MS 信号通路。进一步分析 IFNγ 和 MS 通路，发现 IRF1 是与 BATF2 在 IFNγ 刺激下结合增加相关的关键基因，且 BATF2 结合在 IRF1 基因上游的 CpGI 岛区域。
为验证 BATF2 对 IRF1 信号轴的调节作用，研究人员用培养基或 IFNγ 刺激对照或 Batf2?/?小鼠的星形胶质细胞 48 小时后，对 Irf1 转录本及 IRF1 靶基因（如 Psmb8、Casp1、Mhc1、Tap1 和 Tap2）的水平进行定量分析。结果显示，Batf2 缺失导致 IRF1 及其下游靶基因表达增加，这表明 BATF2 对调控 IFNγ 诱导的基因（如 IRF1）至关重要，缺失 BATF2 会导致星形胶质细胞中 IFNγ 信号放大。
BATF2 缺失加剧实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）
此前研究表明，失调的 IFNγ 信号会加重 EAE，且已有研究关注外周免疫细胞中其他 BATF 家族成员在 EAE 中的作用，但 BATF2 在神经炎症期间对中枢神经系统的影响尚未明确。
研究人员首先通过实验证实 BATF2 在体内星形胶质细胞中表达。给 TdTomato::Aldh1l1 - CreERT2+小鼠注射他莫昔芬诱导星形胶质细胞表达 TdTomato，免疫诱导 EAE 后，对脊髓组织进行荧光激活细胞分选（FACS）分析，发现星形胶质细胞中 Batf2 转录本表达水平与髓系细胞相当，而 T 细胞中表达极少。同时，在 TdTomato::Aldh1l1 - CreERT2+Ifngr1fl/fl小鼠中，条件性敲除星形胶质细胞上的 IFNγ 受体后，EAE 病情加重，且星形胶质细胞中 BATF2 表达显著降低，这表明星形胶质细胞中 BATF2 的充分表达依赖完整的 IFNγ 信号传导。
为进一步研究 BATF2 对神经炎症的直接调节作用，研究人员诱导 Batf2?/?小鼠和对照小鼠发生 EAE。结果发现，Batf2?/?小鼠 EAE 临床病程更严重，脱髓鞘、病灶大小和免疫细胞浸润程度均高于对照组。对脊髓组织中 IRF1 和 caspase - 1 蛋白水平的检测发现，Batf2?/?小鼠 EAE 病灶中这两种蛋白表达显著增加，且主要在星形胶质细胞中，这与体外实验结果相符。这些数据表明，BATF2 在神经炎症期间具有保护作用，可能作为 IFNγ 诱导的炎症通路的负调节因子，限制免疫介导的中枢神经系统损伤。
BATF2 在 MS 病灶的星形胶质细胞中表达
为探究 BATF2 在 MS 中的作用，研究人员对慢性活动性白质病灶进行研究，该病灶是 MS 慢性进展阶段的特征之一，且在这一阶段 IFNγ 信号被认为具有保护作用。
研究人员利用死后 MS 组织，通过免疫荧光成像检测 BATF2 和 IRF1 的表达。结果发现，与正常外观的白质（NAWM）相比，病灶中 BATF2 和 IRF1 均显著上调，且在病灶核心的表达高于病灶边缘。进一步的共定位分析表明，病灶核心中 BATF2 和 IRF1 的表达与 SOX9+星形胶质细胞的关联更强，且 IRF1 与 BATF2 在病灶核心的共定位更明显。这表明在 MS 慢性活动性病灶的星形胶质细胞中，BATF2 和 IRF1 均有表达，它们的共表达可能意味着在 IFNγ 信号下游，BATF2 在 MS 过程中调节 IRF1 的功能，以防止过度炎症，尤其是在病灶核心区域。
讨论
越来越多的证据表明，星形胶质细胞在中枢神经系统疾病中对炎症刺激具有重要的保护作用。例如，在 EAE 等神经炎症模型中，星形胶质细胞形成的瘢痕样屏障可限制实质白细胞浸润，敲除反应性星形胶质细胞会加剧免疫细胞进入和临床疾病症状。同时，敲除星形胶质细胞特异性神经保护分子（如 A20）会导致更严重的 EAE 和过度活跃的免疫信号。
IFNγ 等促炎细胞因子也参与驱动星形胶质细胞的神经保护作用，如上调免疫检查点抑制剂、增强对活性氧损伤的抵抗等。在本研究中，发现了一种新的 IFNγ 介导的星形胶质细胞保护的转录调节因子 BATF2。它在 IFNγ 刺激下由星形胶质细胞上调，可防止 IFN 特异性基因（如 IRF1 及其下游靶基因）的过度转录。BATF2 缺失会导致 EAE 加重，伴有外周免疫细胞浸润增加、脱髓鞘以及病灶内星形胶质细胞中 IRF1 和 caspase - 1 表达增加。在 MS 慢性活动性病灶的星形胶质细胞中，BATF2 和 IRF1 共表达，提示在人类神经炎症性疾病中可能存在类似的保护机制。
以往关于 BATF2 的研究大多集中在其在外周炎症反应中的作用，且其功能在不同免疫反应背景下存在差异。在巨噬细胞中，BATF2 与 IRF1 二聚化可促进炎症基因表达；但在急性小鼠血吸虫感染和小鼠结肠炎模型中，BATF2 缺失会导致免疫反应加剧。本研究则表明，在 MS 的动物模型中，BATF2 在 IFNγ 下游对星形胶质细胞具有保护作用，这与外周的表型相反，说明中枢神经系统细胞对炎症刺激的反应具有独特性，BATF2 的功能可能受病理位置和免疫反应类型的影响。
在神经炎症性疾病中，本研究凸显了 BATF2 在调节中枢神经系统自身免疫过程中活跃的 IFN 信号的重要性。IRF1 和 caspase - 1 等基因可促进炎症级联反应，导致 EAE 中的组织损伤。IRF1 单核苷酸多态性与进展性 MS 相关，且在慢性活动性 MS 病灶的胶质细胞中已对 IRF1 表达进行了表征，但对其在病灶微环境中细胞水平的调节机制了解甚少。本研究发现，在慢性活动性病灶的胶质细胞中，IRF1 和 BATF2 表达常共定位，且在病灶核心的星形胶质细胞中最为频繁，这表明 BATF2 可能上调以抑制 IRF1 诱导的炎症，促进组织修复。
此外，BATF2 缺失与过度活跃的 IFN 信号以及癫痫和严重认知障碍的发展相关。患者 BATF2 基因纯合终止增益突变会导致全血中 IFN 特异性基因特征上调，类似 I 型干扰素表型。这表明 BATF2 可能具有调节其他炎症通路的能力，星形胶质细胞中的 BATF2 可能是多种神经炎症信号机制的关键调节因子，在多种神经系统疾病中具有潜在的研究价值。
研究局限性
本研究虽然为 BATF2 在星形胶质细胞和神经炎症性疾病中的作用提供了有价值的见解，但仍存在一定局限性。在研究 EAE 期间 BATF2 在星形胶质细胞中的功能时，使用了全身 Batf2 基因敲除小鼠，而 BATF2 在髓系细胞中也有表达，因此未来需分别在髓系细胞和星形胶质细胞中特异性敲除 Batf2 基因，以进一步明确其细胞特异性作用。此外，虽然本研究发现 BATF2 和 IRF1 在 MS 病灶的星形胶质细胞中共表达，但它们在 MS 中的调节关系尚不清楚，需要更多直接证据来阐明该通路，为临床转化提供更坚实的基础。
资源可用性
如需获取更多信息、资源和试剂，可联系主要联系人 Jessica L. Williams（williaj39@ccf.org）。本研究中使用的所有生物资源、抗体、细胞系、模型生物和工具，部分可从商业渠道获取，部分可向主要联系人申请。RNA 测序和 ChIP 测序数据的登录号可在关键资源表中查询，本研究未报告原始代码，如需重新分析数据，可向主要联系人申请获取相关信息。
