CD44与核仁素(NCL)调控脊髓损伤后胶质增生的整合分析与实验验证

本研究针对脊髓损伤(SCI)后复杂的细胞间通讯机制，通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和单核RNA测序(snRNA-seq)数据，构建了损伤脊髓的全面细胞图谱。研究人员发现SPP1-CD44信号轴调控小胶质细胞炎症激活，PTN-NCL通路促进星形胶质细胞增殖，揭示了CD44和核仁素(NCL)作为调控SCI后炎症反应和胶质增生关键受体。该研究为开发靶向干预策略提供了新思路，对促进脊髓损伤修复具有重要意义。

　　

脊髓损伤是导致终身残疾的毁灭性疾病，其复杂的病理过程涉及炎症反应、胶质瘢痕形成等多重障碍。尽管已有大量研究，但细胞间通讯如何精确调控这些过程仍不完全清楚。特别是在损伤早期，小胶质细胞的异常激活和星形胶质细胞的过度增殖如何被精确调控，一直是困扰研究人员的难题。中山大学附属第七医院科研中心的研究团队通过创新性的整合分析方法，揭示了CD44和核仁素(NCL)这两个关键受体在脊髓损伤后病理过程中的核心作用。

研究人员采用了多项关键技术：整合四个独立的单细胞RNA测序(scRNA-seq/snRNA-seq)数据集构建细胞图谱；运用CellChat算法分析细胞间通讯网络；建立小鼠脊髓挤压伤模型进行体内验证；通过流式细胞术分离小胶质细胞和星形胶质细胞；采用邻近连接实验(PLA)验证受体-配体相互作用；利用BV2小胶质细胞系和C8-D1A星形胶质细胞系进行体外功能实验。

细胞异质性及其转录响应

通过整合218,512个细胞/核的测序数据，研究构建了损伤脊髓的全面细胞图谱，鉴定出12种主要细胞类型。UMAP分析显示神经元和星形胶质细胞占主导，而小胶质细胞和单核来源巨噬细胞(MDMs)在急性损伤反应中起核心作用。

小胶质细胞在1dpi时通过SPP1信号通路激活

时序分析发现1dpi时细胞间通讯显著增强，其中SPP1信号通路在小胶质细胞中高度活跃。信息流分析显示SPP1通路在损伤后上调最为显著，提示其在急性损伤反应中的关键作用。

SPP1信号通路中的CD44调控小胶质细胞免疫激活

小胶质细胞被细分为7个功能亚群，其中炎症反应2亚群高表达Cd44和Cxcl2。差异表达分析显示Cd44是协调多种炎症信号的核心枢纽。KEGG富集分析表明该亚群与NF-κB和TNF信号通路相关。

体内实验证实CD44受体在小胶质细胞激活中的关键作用

脊髓挫伤模型证实损伤后小胶质细胞中Cd44 mRNA和蛋白水平显著升高。免疫荧光和PLA实验显示SPP1-CD44在小胶质细胞中共定位。体外实验证明SPP1通过激活NF-κB p65磷酸化上调CD44表达，促进IL-6分泌。

星形胶质细胞重聚类显示3dpi时胶质增生关键亚群

星形胶质细胞被分为7个功能亚群，其中胶质增生亚群在3dpi时成为主导，高表达Vim、S100a6等标志物。基因集变异分析(GSVA)显示3dpi时干扰素信号和IL-6反应通路显著上调。

NCL上调表达可能介导星形胶质细胞激活

细胞通讯分析发现3dpi时PTN信号显著增强，其受体Ncl在星形胶质细胞中表达上调。Western blot显示NCL蛋白在3dpi时增加，免疫荧光证实NCL与PTN在GFAP⁺反应性星形胶质细胞中共定位。

PTN-NCL信号通路促进SCI后星形胶质细胞增殖

网络分析显示PTN通过NCL受体调控表皮生长因子信号和IL-6产生。流式细胞术显示NCL⁺星形胶质细胞比例在7dpi达67.8%，其中Ki67⁺增殖细胞占4.92%。体外实验证实PTN处理可促进星形胶质细胞增殖和NCL表达。

该研究首次系统揭示了CD44和NCL在脊髓损伤后病理过程中的核心调控作用。SPP1-CD44轴通过NF-κB通路驱动小胶质细胞炎症反应，而PTN-NCL信号促进星形胶质细胞增殖和胶质瘢痕形成。这些发现不仅深化了对脊髓损伤病理机制的理解，更重要的是为开发靶向干预策略提供了新思路：通过调控CD44可能减轻神经炎症，而适度干预NCL信号或可平衡胶质瘢痕的保护与抑制效应。研究采用的整合分析方法也为复杂疾病的机制研究提供了范式。未来研究可进一步探索这些靶点的特异性调控策略，为脊髓损伤修复提供新的治疗选择。