轻度创伤性脑损伤后全脑及细胞特异性转录组重构的空间解析

这篇研究采用空间转录组学（spatial transcriptomics）技术，在小鼠闭合性头部旋转加速损伤模型（CHIMERA）中系统解析了亚急性期轻度创伤性脑损伤（mTBI）引发的多尺度分子重构。研究发现损伤不仅导致全脑范围的突触相关基因下调（如Syngr1、Adgrb1、Nrxn2），更在特定脑区（如丘脑Grin2c+ 神经元）和细胞类型（如齿状回分子层星形胶质细胞）中呈现特异性调控模式，为理解TBI相关神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）提供了新靶点。

　　

工作流程与模型验证
研究团队通过闭合性头部旋转加速损伤模型（CHIMERA）诱导小鼠轻度弥漫性TBI，在亚急性期（7天后）采用10x Genomics Visium空间转录组技术分析全脑22,206个转录组位点。行为学测试显示损伤组翻正反射延迟（p<0.001），血浆标志物GFAP和NfL水平显著升高（分别增加2倍和4倍），免疫组化证实视神经束出现反应性星形胶质细胞增生（GFAP⁺
细胞增加85%），但未发现血管出血等严重结构性损伤，符合轻度TBI特征。

全脑尺度转录重构
跨脑区分析发现6,614个差异表达基因（DEGs），其中82%为下调基因。全局性变化表现为突触相关基因（如Syngr1、Adgrb1、Nrxn2）广泛下调，而微管相关基因（Ank3、Macf1）在丘脑区域上调。基因本体（GO）分析显示下调基因富集于细胞间通讯通路（FDR=1.2×10^-8
），上调基因则与神经发育相关（FDR=3.5×10^-5
）。

经典损伤区域的验证
在已知TBI敏感区域中，齿状回门区（hilus）的苔藓细胞（Calb2⁺
）显示特异性基因下调（如Calb2表达降低1.47倍），免疫荧光证实其数量减少45%。视神经束中反应性星形胶质细胞（Gfap⁺
）和疾病相关小胶质细胞标志物Apoe表达上调0.42倍，伴随蛋白水解通路激活（FDR=2.1×10^-6
），与既往CHIMERA模型研究一致。

新发现的特异性损伤靶点

1. 新皮层浅层神经元：阿尔茨海默病相关基因Itm2c（β-淀粉样蛋白负调控因子）表达降低0.28倍，突触组织者Nptxr蛋白减少40%，其受体 puncta密度下降60%。
2. 齿状回分子层星形胶质细胞：该区域呈现511个DEGs（79%下调），包括突触支架蛋白Shisa7（-1.01倍）和Prdm8（-0.91倍），而颗粒细胞层仅12个DEGs，揭示星形胶质细胞亚型特异性脆弱性。
3. 丘脑神经元：该脑区差异基因数最高（1,408个），谷氨酸受体亚基呈现梯度变化——AMPA受体亚基Gria1/Gria3上调（0.42-0.46倍），而NMDA受体亚基Grin2c和辅助蛋白Shisa6/9下调（最高-0.45倍），可能影响丘脑皮层信息过滤功能。

临床关联与资源平台
研究发现TBI下调的Psap（神经保护因子）和Scg5（分子伴侣）与神经退行性疾病相关，而丘脑转录重构可能解释TBI后头痛、疲劳等症状。团队建立的TBI-seq门户网站整合了空间转录组数据与可视化工具，为后续研究提供资源。

技术比较与局限
相较于单细胞测序，空间转录组保留了细胞空间位置信息但分辨率较低（每spot含1-10个细胞）。研究未涵盖性别差异分析和更长时间点，未来可通过靶向干预候选基因（如Itm2c）验证其治疗潜力。