星形胶质细胞MAOB-GABA轴：脊髓损伤修复的分子刹车及其靶向治疗新策略

本刊推荐：脊髓损伤（SCI）后神经再生障碍是临床难题，反应性星形胶质细胞形成的胶质瘢痕被认为是关键抑制因素。本研究首次揭示星形胶质细胞中单胺氧化酶B（MAOB）通过γ-氨基丁酸（GABA）过度释放抑制脑源性神经营养因子（BDNF）-酪氨酸激酶受体B（TrkB）轴的新机制。研究发现特异性MAOB抑制剂KDS2010能显著促进啮齿类和非人灵长类SCI模型的功能恢复与组织再生，并通过Ⅰ期临床试验验证了其良好安全性，为SCI治疗提供了突破性靶向策略。

　　

脊髓损伤是中枢神经系统最严重的创伤性疾病之一，常导致永久性运动感觉功能障碍。成年哺乳动物中枢神经系统的再生能力极其有限，这种再生障碍长期以来被归因于损伤后形成的胶质瘢痕。然而，胶质瘢痕究竟如何抑制神经再生，其背后的分子机制数十年来始终是未解之谜。

近年来研究发现，反应性星形胶质细胞在胶质瘢痕形成中扮演着双重角色：在轻度损伤中发挥保护作用，但在严重损伤中却成为再生障碍。这种矛盾现象使得研究者们迫切需要在分子水平上揭示胶质瘢痕的作用机制，并寻找能够特异性调节反应性星形胶质细胞功能的靶点。

由Hye Yeong Lee、Jung Moo Lee等研究人员组成的团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表了重要研究成果。他们发现星形胶质细胞中的单胺氧化酶B（monoamine oxidase B, MAOB）通过产生过量的γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid, GABA），构成了抑制脊髓损伤修复的“分子刹车”。这一发现不仅解释了胶质瘢痕抑制再生的关键机制，还提供了通过靶向MAOB来促进神经再生的治疗新策略。

研究人员运用了多种关键技术方法：通过基因工程小鼠模型（包括MAOB全身性敲除、星形胶质细胞特异性条件性敲除和过表达模型）进行功能验证；建立小鼠、大鼠和食蟹猴脊髓损伤模型评估治疗效果；采用免疫组化、Western blot、ELISA等分子生物学技术分析蛋白表达；使用膜片钳技术记录 tonic GABA电流；通过透射电镜评估髓鞘再生情况；并开展随机双盲安慰剂对照的Ⅰ期临床试验评估药物安全性。

星形胶质细胞MAOB阻碍小鼠SCI模型的功能和组织恢复

研究人员首先通过三种基因修饰小鼠系（MAOB敲除、星形胶质细胞特异性MAOB条件性敲除和过表达株）评估MAOB在SCI中的病理作用。结果显示，与WT+SCI组相比，MAOB-KO+SCI组从损伤后3周开始表现出显著的运动功能恢复，10周时BMS评分达到3.11±0.22，而WT+SCI组仅为1.62±0.16。星形胶质细胞特异性MAOB敲除（aKO+SCI）也表现出类似的功能恢复，改善程度达到MAOB全敲组的77%。组织学分析显示，MAOB缺失显著增加了脊髓总面积、髓鞘面积和灰质面积。免疫组化分析进一步证实，MAOB缺失促进了神经元标志物MAP2的表达恢复，同时降低了星形胶质细胞标志物GFAP和MAOB的表达水平。

星形胶质细胞BDNF对小鼠SCI模型存活至关重要

研究人员探索了MAOB依赖性抑制作用的分子身份，发现星形胶质细胞GABA可能通过抑制前体脑源性神经营养因子（proBDNF）表达来抑制神经再生。通过两种星形胶质细胞特异性BDNF条件性敲除小鼠，他们发现他莫昔芬处理的小鼠（BDNF gKO+SCI和BDNF aKO+SCI）比对照组表现出更严重的运动功能障碍和更低存活率，脊柱Cobb角更加严重。重要的是，BDNF缺失不影响GABA水平或星形胶质细胞反应性，但显著降低了proBDNF水平，表明BDNF信号位于星形胶质细胞反应性的下游。

选择性MAOB抑制剂KDS2010促进大鼠SCI模型的功能和组织恢复

研究人员测试了选择性可逆MAOB抑制剂KDS2010的治疗潜力。在亚急性期（损伤后2周）开始给予10 mg/kg/天的KDS2010治疗，显著改善了BBB运动评分和梯子横档测试表现。组织学分析显示，KDS2010治疗减少了空洞大小，增加了脊髓总面积、髓鞘面积和灰质面积。剂量反应实验显示，10、20和30 mg/kg剂量均能剂量依赖性地改善BBB评分和组织恢复。

KDS2010诱导神经元保存、结构稳定和髓鞘再生

免疫组化分析显示，KDS2010治疗恢复了MAP2强度，降低了星形胶质细胞GFAP和MAOB表达。透射电镜分析显示，KDS2010治疗促进了髓鞘再生，g比值（0.792±0.010）恢复到最佳范围（0.790±0.005）。此外，KDS2010治疗增加了同时表达Ki67和MBP的少突胶质细胞群体，表明促进了少突胶质细胞增殖和髓鞘再生。

KDS2010促进大鼠SCI模型神经元增殖和轴突再生

研究人员发现KDS2010治疗增加了同时表达Ki67和NeuN的神经元数量。通过双病毒策略（使用增殖依赖性病毒表达EGFP标记的Cre重组酶和Cre依赖性病毒表达mCherry），他们证实KDS2010允许增殖和增殖后的神经元的轴突纤维穿过损伤部位中心。

KDS2010降低星形胶质细胞GABA水平并增强proBDNF和TrkB表达

KDS2010治疗显著降低了GFAP阳性星形胶质细胞中的GABA强度。电生理记录显示，KDS2010恢复了损伤引起的异常 tonic GABA电流密度。ELISA分析证实KDS2010降低了GABA水平。相反，KDS2010增强了星形胶质细胞和神经元中的proBDNF表达，这一发现通过Western blot得到确认。体外实验表明，GABA处理降低了脊髓星形胶质细胞中BDNF mRNA和proBDNF蛋白表达，而GABAA拮抗剂荷包牡丹碱（bicuculline）可逆转这种效应。此外，KDS2010还增强了Tau阳性神经元、MBP阳性少突胶质细胞和GFAP阳性星形胶质细胞中的TrkB表达。

MAOB抑制与KDS2010促进猴SCI模型组织恢复

在食蟹猴SCI模型中，急性期开始给予3或10 mg/kg/天的KDS2010治疗显著减少了血肿和空洞形成。免疫组化分析显示，10 mg/kg组MAP2强度显著高于SCI+Vehicle组，3 mg/kg组也呈现增加趋势。两个剂量组均显著降低了星形胶质细胞MAOB表达。血液化学和肝功能分析显示，10 mg/kg组在损伤后2周出现轻微的肝脏和肌肉应激迹象，而3 mg/kg组未显示应激迹象，被认为是未观察到不良反应水平（NOAEL）。

KDS2010在人体中表现出可耐受的安全性特征和剂量比例药代动力学

Ⅰ期临床试验（注册号KCT0008331）招募了88名受试者，其中87人完成研究。KDS2010的安全性特征可耐受，未观察到严重不良事件。治疗期间出现的不良事件（TEAEs）主要与自主神经系统相关，包括嗜睡、干眼、结膜充血和鼻充血。药代动力学分析显示，单次口服给药后，KDS2010在3小时内达到最大血浆浓度，平均终末半衰期为44.2小时。120 mg剂量组的平均AUCinf为13850.7 ng·h/mL。高脂肪餐不影响系统暴露量。老年受试者的暴露量比健康年轻受试者高约25%。韩国和高加索受试者的药代动力学特征相似。

研究结论与讨论部分指出，该研究发现了星形胶质细胞MAOB依赖性GABA产生是严重脊髓损伤动物模型中中枢神经系统修复系统的关键分子刹车。通过遗传或药理学抑制MAOB可以消除这种刹车作用，导致脊髓损伤后显著的功能和组织恢复。

研究人员提出了一个机制模型：星形胶质细胞MAOB上调通过多胺降解导致过量GABA产生，从而增强对邻近神经元的 tonic 抑制并抑制proBDNF表达。proBDNF水平下降损害了脊髓损伤后的神经再生和功能恢复。相反，MAOB抑制恢复了proBDNF信号传导，促进了神经元存活和组织修复。

值得注意的是，虽然MAOB在历史上与儿茶胺代谢相关，但最近研究表明MAOA而非MAOB主要降解多巴胺和其他儿茶胺。相比之下，MAOB通过腐胺降解途径介导星形胶质细胞GABA合成，特别是在中枢神经系统中。基于这一更新的认识，该研究重点关注星形胶质细胞MAOB-GABA轴作为脊髓损伤后神经再生受损的主要病理机制。

该研究的转化相关性特别强，因为MAOB抑制的效果在不同物种和脊髓损伤恢复的不同阶段均得到一致观察。KDS2010在啮齿类和非人灵长类中的强劲临床前证据表明其临床应用可能为脊髓损伤患者带来显著益处。基于临床前研究和Ⅰ期临床试验，KDS2010的有效剂量预计为120 mg。药理学活性剂量（PAD）在SD大鼠中为10 mg/kg（8周），在食蟹猴中为3 mg/kg（5周）。在每种动物模型中，系统暴露量（AUClast）分别约为3000和13000 ng·h/mL。

该研究也存在一些局限性。虽然研究建立了神经再生与功能恢复之间的强相关性，但未来使用化学遗传学或光遗传学工具的实验可能有助于澄清这些过程之间的因果关系，为了解KDS2010促进中枢神经系统修复的精确机制提供更深入的见解。

总之，该研究探索了瘢痕形成反应性星形胶质细胞的未知领域，并确定了MAOB依赖性GABA是损伤后哺乳动物脊髓再生过程被掩盖的关键分子刹车。值得注意的是，KDS2010在啮齿类和非人灵长类模型的临床前研究中显示出了前景，并在Ⅰ期临床试验中被证实是安全的。研究人员希望这些新开发的概念和工具将在目前没有可用选择的临床环境中提供治疗帮助。