斑马鱼脑结构中年龄依赖性胶质细胞异质性与创伤性脑损伤反应的分子图谱解析

本研究通过单细胞转录组测序技术，系统描绘了斑马鱼中脑视顶盖（OT）在四个胚胎后发育阶段（早期幼虫、晚期幼虫、幼年和成年）中三种主要胶质细胞（小胶质细胞、少突胶质细胞谱系细胞和放射状星形胶质细胞）在生理和创伤性脑损伤（TBI）条件下的动态变化。研究发现：（1）鉴定出具有时空特异性分布模式的胶质细胞亚型库；（2）揭示了TBI诱导的胶质细胞反应状态具有年龄依赖性特征；（3）首次发现dla-notch3信号通路介导早期幼虫阶段放射状星形胶质细胞对TBI的无反应性；（4）证实cxcl12a-cxcr4b配体-受体对驱动年龄非依赖性的小胶质细胞募集。该研究为脊椎动物脑部TBI病理机制提供了分子和细胞框架。

　　在脊椎动物脑结构中，胶质细胞对创伤性脑损伤（TBI）的反应表现出显著的年龄依赖性特征。这项研究通过构建斑马鱼中脑视顶盖（OT）的单细胞转录组图谱，系统解析了三种主要胶质细胞类型在四个胚胎后发育阶段（11天受精后dpf早期幼虫、17 dpf晚期幼虫、48 dpf幼年和93 dpf成年）对TBI的动态响应。

小胶质细胞的发育异质性
研究首先鉴定了生理状态下^ccl34b.1+小胶质细胞的两个主要亚群：幼虫期富集的MG1和成年期富集的MG2。MG1高表达溶酶体相关基因，主要分布在背侧和腹侧OT区域，形态呈阿米巴样；而MG2高表达补体系统基因，偏好分布于神经纤维层（TeO），具有高度分支的形态特征。这种时空分布差异提示MG1可能参与神经发生调控，而MG2则与突触修剪功能相关。

TBI诱导的小胶质细胞活化谱系
在TBI条件下，研究发现了三种可诱导的小胶质细胞反应状态：iMG-1（^f13a1b+）从早期幼虫阶段即可被诱导，表现为促炎细胞因子^cxcl8b.1和^il1fma的高表达；iMG-2（^ifi44d+）从晚期幼虫阶段出现，参与T细胞激活；iMG-3（^plaua+）仅在幼年和成年阶段被诱导，表现出伤口愈合特征。值得注意的是，在二次损伤模型中，iMG-2表现出适应性减弱，而其他亚型保持稳定诱导模式。

少突胶质细胞的发育与再生
研究描绘了少突胶质细胞谱系（OL）的发育轨迹：从早期幼虫期以少突胶质前体细胞（OPC）为主，到晚期幼虫期出现定型少突胶质前体/新生少突胶质细胞（COPs/NFOL），最终分化为三个成熟少突胶质细胞亚型（MOL1-3）。TBI在幼虫/幼年阶段能显著促进COPs/NFOL扩增和新生少突胶质细胞形成，但在成年期则主要诱导两个特殊状态：iMOL-1（^isg15+）和iMOL-2（^crlf1a+），后者高表达再生相关基因。

放射状星形胶质细胞的空间编码
研究发现OT中静息态放射状星形胶质细胞（qRA）存在六种空间编码亚型，包括背侧分布的qRA1（^zgc:153704+）、腹侧分布的qRA3（^ntn1a+）等。这些亚型在晚期幼虫向幼年阶段过渡时发生显著转换。TBI在晚期幼虫和幼年阶段能有效诱导中央区qRA增殖，但在早期幼虫阶段却无此效应——这一特殊现象被证实由dla-notch3信号通路介导。

胶质互作网络的关键机制
通过CellChat分析275个配体-受体对，研究揭示了三种互作模式：36个年龄依赖/TBI非依赖对（如dla-notch3）决定细胞内在特性；9个TBI依赖/年龄非依赖对（如cxcl12a-cxcr4b）介导保守损伤反应；75个双重依赖对（如hbegfa-egfra）协调复杂应答。基因敲除实验证实，cxcr4b缺失会显著抑制各发育阶段TBI诱导的小胶质细胞募集，而notch3杂合突变则能解除早期幼虫qRA的增殖抑制。

这项研究首次系统阐明了脊椎动物脑部TBI反应的年龄依赖性胶质细胞动力学框架，为开发针对不同年龄患者的精准神经修复策略提供了重要理论基础。