神经元THY1信号通过ITGB1维持星形胶质细胞静息态：脑稳态调控的新机制

本刊推荐：本研究揭示神经元表面蛋白THY1通过整合素ITGB1介导的跨细胞信号对话，维持星形胶质细胞静息状态的重要机制。THY1缺失会引发特异性基因表达谱改变（GFAP+/VIM+/TNC+），增强增殖能力并抑制凋亡。在脑损伤模型中，神经元特异性Thy1敲除导致星形胶质细胞持续活化，证实THY1-ITGB1轴是调控神经胶质稳态的关键通路，为神经系统疾病治疗提供新靶点。

　　

引言：中枢神经系统功能架构中的双向对话

星形胶质细胞作为中枢神经系统中最丰富的胶质细胞类型，通过其突触周终末与神经元形成高度动态的接触网络。单个原浆性星形胶质细胞可接触高达200万个神经元突触，通过神经递质受体、离子通道平衡、胶质递质释放等机制精密调控神经传递过程。近年来研究发现，细胞粘附分子介导的神经元-星形胶质细胞双向信号传导在突触发生、兴奋/抑制平衡调节及胶质细胞形态发育中发挥关键作用。

THY1（胸腺细胞抗原1，CD90）作为成熟神经元表面高度保守的糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白，占轴突表面蛋白总量的2.5%–7.5%，是神经系统中最丰富的表面糖蛋白之一。虽然Thy1启动子广泛用作神经元特异性转基因表达工具，但其内源性蛋白在大脑中的功能仍属未知。本研究通过全身性Thy1基因敲除（Thy1-KO）和神经元特异性敲除（nexThy1-KO）小鼠模型，结合体外实验体系，揭示了THY1通过整合素ITGB1介导的神经元-星形胶质细胞通讯新机制。

材料与方法：多维度验证技术平台

研究采用Nosten-Bertrand等建立的Thy1-KO小鼠模型，并通过将loxP修饰的Thy1等位基因小鼠与Neurod6^tm1(cre)Kan品系杂交，获得神经元特异性Thy1敲除模型。通过立体定位仪建立皮层损伤模型，采用抗ACSA-2微珠磁分选技术分离星形胶质细胞，纯度经流式细胞术验证达90%以上。

体外功能实验采用重组THY1蛋白（rTHY1）包被培养板，通过XTT法检测细胞生长，BrdU掺入实验分析增殖能力，Caspase-Glo 3/7试剂盒检测凋亡水平。采用siRNA技术敲低TU2449星形胶质瘤细胞的Itgb1和Itgb5表达，通过ROCK抑制剂Y27632阻断整合素信号通路。基因表达分析通过RT-qPCR进行，数据标准化至参考基因Rplp0。蛋白水平通过Western blot和免疫荧光染色验证，采用Zeiss Airyscan 880共聚焦显微镜进行图像采集和分析。

结果：

THY1受体在脑内的表达谱系

通过重新分析小鼠大脑皮层单细胞RNA测序数据库（http://www.brainrnaseq.org/），发现星形胶质细胞中可检测到Itgb1、Itgb5和Sdc4的mRNA表达。Allen Brain Atlas单核测序数据进一步证实这三种THY1受体在星形胶质细胞簇中的表达。流式细胞术分析显示，原代培养的星形胶质细胞表达ITGB1和ITGB5，但不表达ITGB3。

发育表达谱分析揭示，P0和P7小鼠星形胶质细胞高表达ITGB1和ITGB5，但随着发育进程表达量逐渐下降。炎症刺激显著抑制整合素表达：TNF-α/IL-1β处理的脑片培养物和原代星形胶质细胞中Itgb1和Itgb5表达显著下调。在2-氯-1,3,5-三硝基苯（TNCB）诱导的全身炎症模型中，皮层Tnfa和Il1b表达上调的同时，Itgb1和Itgb5表达同步下降。

THY1缺失诱导星形胶质细胞特异性激活

与野生型相比，老年（30-50周）Thy1-KO小鼠皮层中星形胶质细胞激活相关基因Gfap、Vim和Tnc表达显著上调，而年轻小鼠无此现象。磁分选纯化的星形胶质细胞显示，Thy1缺失导致中间丝蛋白基因（Gfap、Vim）、钾通道基因Kcnj10和增殖标志物Mki67表达上调，但S100b、Tgfb、Slc1a2、Slc1a3和Cxcl10等经典激活标志物未受影响。

免疫荧光染色和流式细胞术证实，Thy1-KO小鼠皮层GFAP⁺细胞比例和染色强度显著增加。Western blot分析显示GFAP蛋白表达水平同步上调。这些发现表明THY1缺失诱导了一种"部分活化"的星形胶质细胞表型，其特征是特定基因子集的表达改变。

神经元特异性THY1缺失的效应

神经元特异性Thy1敲除小鼠（nexThy1-KO）皮层中THY1蛋白表达几乎完全缺失，但NeuN⁺神经元数量和3PGDH⁺星形胶质细胞分布未见改变。AQP4在血管周足的表达和定位也未受影响，表明血脑屏障结构完整性保持正常。

与全身敲除表型一致，35周龄nexThy1-KO小鼠显示Gfap基因和蛋白表达上调，而12周龄小鼠无差异。磁分选星形胶质细胞中Gfap、Vim和Tnc表达显著增加。皮层损伤实验揭示关键表型：对照组小鼠在刺伤后7天出现星形胶质细胞活化峰值，16天后恢复基线水平；而nexThy1-KO小鼠表现为持续增强的活化反应，且激活标志物Tnc、Kcnj10和Slc1a2在损伤侧持续高表达。

THY1调控星形胶质细胞生死平衡

体外功能实验表明， immobilized重组THY1（rTHY1）可显著改变星形胶质细胞形态，抑制细胞生长（XTT assay）和增殖（BrdU incorporation），并诱导caspase 3/7介导的凋亡。同时下调Gfap、Tnc、Vim、S100b和Kcnj10等基因表达。值得注意的是，可溶性THY1（sTHY1）无此效应，表明THY1的簇集化/固定化是有效信号传导的前提。

机制研究表明，整合素结合位点突变的THY1（RLD→RLE）失去调控功能，ROCK抑制剂Y27632可逆转THY1介导的效应。在TU2449细胞中敲低ITGB1（而非ITGB5）表达，可消除THY1对细胞生长的抑制作用，证实ITGB1是THY1调控星形胶质细胞激活的关键受体。

讨论：

本研究首次揭示神经元THY1通过ITGB1介导的跨细胞信号对话，维持星形胶质细胞静息状态的重要机制。THY1缺失诱导的特异性基因表达谱（GFAP⁺/VIM⁺/TNC⁺）不同于经典的A1/A2反应性星形胶质细胞表型，代表一种"部分活化"状态。这与星形胶质细胞特异性Itgb1敲除小鼠表型相似，但不同的是神经元THY1缺失不影响AQP4的极性分布，表明血管周足形态调控可能涉及其他配体-受体系统。

年龄依赖性表型（老年而非年轻小鼠出现显著差异）提示在累积应激条件下，THY1-ITGB1轴对星形胶质细胞稳态维持尤为关键。脑损伤后持续活化现象表明，THY1信号在终止星形胶质细胞反应中起重要作用，这与Thy1-KO小鼠肺纤维化模型中出现的纤维化消退障碍表型相似。

从机制角度看，THY1通过ITGB1（而非ITGB5）介导的信号传导抑制星形胶质细胞增殖并促进凋亡，这一效应在成纤维细胞和肝非实质细胞中也有类似报道。值得注意的是，可溶性THY1无此功能，表明神经元表面锚定THY1的簇集化对激活ITGB1信号至关重要。

生理病理意义方面，神经元在病理条件下下调THY1表达的现象（如脑损伤和炎症），可能是一种释放"刹车"的适应性机制，允许星形胶质细胞适度活化以应对损伤。而ITGB1在炎症环境中的下调可能进一步增强这一效应。

结论：

神经元THY1通过ITGB1介导的信号传导维持星形胶质细胞静息状态，其缺失导致部分活化表型，特征为中间丝蛋白表达增加、增殖能力增强和细胞死亡减少。THY1-ITGB1轴是大脑组织稳态维持和恢复的重要调控通路，为神经系统疾病治疗提供了新的靶点方向。这一发现不仅拓展了我们对神经元-胶质细胞通讯机制的理解，也为相关疾病的干预策略开发奠定了理论基础。