C9orf72-ALS/FTD小胶质细胞中炎症小体和细胞外基质基因的失调表达及其对运动神经元退化的影响

这篇研究揭示了C9orf72基因六核苷酸重复扩增（HRE）导致肌萎缩侧索硬化（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）中小胶质细胞的细胞自主性炎症小体（NLRP3）激活和细胞外基质（ECM）基因失调。通过多能干细胞（iPSC）分化的三种小胶质细胞模型，研究发现C9orf72-HRE小胶质细胞通过分泌促炎因子（如CCL3、CXCL5）和基质金属蛋白酶（MMP9/12）增强运动神经元死亡，为ALS/FTD的非细胞自主机制提供了新见解。

　　

引言

C9orf72基因非编码区的六核苷酸（GGGGCC）重复扩增（HRE）是家族性ALS/FTD最常见的遗传诱因。该突变通过细胞自主和非细胞自主机制（如小胶质细胞介导的神经炎症）导致神经元退化。尽管已有研究表明C9orf72-HRE小胶质细胞存在NLRP3炎症小体激活，但其分子机制尚不明确。本研究利用三种分化方法从患者iPSC中生成小胶质细胞，结合转录组和分泌组分析，揭示了ECM重塑与炎症小体激活的关联。

结果

小胶质细胞模型的建立与表征

通过三种分化方案（P1-P3）从C9orf72-HRE和同基因对照iPSC中诱导小胶质细胞。RNA测序显示，P2方案生成的小胶质细胞促炎基因（如CCL3、IL1B）表达最高，而P3方案细胞成熟度较低。免疫染色证实所有方案均成功生成IBA1⁺/P2RY12⁺小胶质细胞。

转录组失调的核心发现

在C9orf72-HRE小胶质细胞中，614个基因显著上调（如CD14、CIITA、CSF1R），165个基因下调。共同差异基因（DEG）包括SLAMF8、CD14、S100A9等，均与NLRP3炎症小体激活相关。值得注意的是，ECM相关基因（如BGN、CYR61/CCN1、POSTN）的失调提示ECM重塑可能驱动炎症反应。

分泌组分析与神经元毒性

多重免疫检测发现C9orf72-HRE小胶质细胞分泌的CCL3、CXCL12、MMP9等促炎因子显著增加。将条件培养基作用于运动神经元后，C9orf72-HRE来源的培养基使突变运动神经元凋亡（CC3⁺细胞增加），而同基因培养基无此效应，证实其分泌组具有选择性神经毒性。

讨论

研究揭示了C9orf72-HRE小胶质细胞通过ECM-炎症小体轴促进神经退化的机制。例如，上调的BGN通过CD14/TLR4激活NF-κB，进而触发NLRP3炎症小体；SLAMF8和S100A9则通过TLR信号放大炎症反应。这些发现为靶向ECM-炎症交互作用的治疗策略提供了理论依据。

材料与方法

实验采用Cedars-Sinai提供的C9orf72-ALS患者iPSC系（CS29-C9n1-M、CS52-C9n6-M）及同基因对照。小胶质细胞分化参照Douvaras（P1）、McQuade（P2）、Haenseler（P3）方案，并通过RNA测序（Illumina平台）和nELISA技术分析转录组与分泌组。运动神经元凋亡实验采用CHAT/CC3双标免疫荧光定量。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论，专业术语如NLRP3、iPSC等均保留英文缩写及符号规范。）