小脑白质发育受 fractalkine 依赖性小胶质细胞吞噬少突胶质前体细胞调控

本刊推荐：为解决神经发育障碍中髓鞘异常和神经环路功能紊乱的机制问题，研究人员开展了关于小胶质细胞通过 fractalkine-CX3CR1 信号通路调控少突胶质前体细胞（OPCs）吞噬及髓鞘形成的研究。结果表明，ameboid 小胶质细胞在发育早期同步浸润大脑和小脑白质，吞噬 OPCs，而 fractalkine 受体缺陷导致吞噬减少、成熟少突胶质细胞增多和髓鞘厚度降低。该研究揭示了小胶质细胞在神经发育中调控白质稳态的新机制，为自闭症、精神分裂症等疾病提供了潜在治疗靶点。

　　

神经发育障碍（如自闭症和精神分裂症）常伴随运动和认知功能受损，这些功能障碍与大脑和小脑区域的成熟异常密切相关。近年研究发现，小脑不仅负责协调运动，还参与认知功能，如注意力、语言和社会行为的调节。然而，小脑白质发育的调控机制尚不完全清楚。白质中的髓鞘不仅加速动作电位传导，还为轴突提供代谢支持，对神经环路功能至关重要。异常髓鞘形成可能导致神经元超兴奋性和环路功能障碍，但发育过程中白质细胞组成的精细调控机制仍有待阐明。

此前研究表明，大脑胼胝体中的 ameboid 小胶质细胞在出生后早期吞噬少突胶质前体细胞（oligodendrocyte progenitor cells, OPCs），这一过程依赖 fractalkine（CX3CL1）与其受体 CX3CR1 的信号传导。然而，小脑白质中是否存在类似机制，以及该过程如何影响髓鞘形成和神经功能，仍属未知。

为回答这些问题，McKenzie K. Chappell 等人在《iScience》发表了题为“Cerebellar white matter development is regulated by fractalkine-dependent microglia phagocytosis of oligodendrocyte progenitor cells”的研究论文。该研究综合运用了多种技术方法，包括：利用转基因小鼠模型（如 CX3CR1:GFP 和 NG2:Tom 小鼠）进行细胞标记和谱系追踪；通过免疫荧光染色和三维共聚焦成像定量分析小胶质细胞与 OPCs 的相互作用；采用电子显微镜和自定义软件 MyelTracer 2.0 评估髓鞘厚度和轴突形态；以及通过统计学方法（如 ANOVA 和 t 检验）进行数据验证。

Postnatal infiltration of ameboid microglia from ventricular zones is synchronized in cerebellar and cerebral white matter

研究发现，ameboid 小胶质细胞在出生当天（P0）出现在第四脑室区域，随后于 P3 浸润小脑白质（arbor vitae 区），并在 P7 达到峰值，之后转变为 ramified 形态。这一时间线与大脑胼胝体中的小胶质细胞浸润同步，表明白质中的小胶质细胞浸润是大脑发育中一个保守的时空过程。

3D confocal reconstructions show ameboid microglia phagocytosing oligodendrocyte progenitor cells within the cerebellar white matter at P7

通过三维共聚焦重建，作者观察到 ameboid 小胶质细胞在 P7 大量吞噬 OPCs，而吞噬事件在 P4 较少，P11 则基本消失。被吞噬的 OPCs 定位于小胶质细胞的 CD68⁺ 溶酶体中，且大多数 OPCs 不表达磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine, PS），表明它们在被吞噬前是存活的。这一结果支持“吞噬作用（phagoptosis）”的概念，即吞噬直接导致细胞死亡。

Fractalkine receptor-deficient microglia exhibit a reduction in oligodendrocyte progenitor cell engulfment and an increased number of mature oligodendrocytes

使用 CX3CR1 缺陷（KO）小鼠，研究发现小胶质细胞对 OPCs 的吞噬显著减少，但接触事件无显著变化。KO 小鼠的小胶质细胞数量和体积与野生型（WT）无异。然而，在 P30，KO 小鼠小脑白质中的成熟少突胶质细胞（CC1⁺）和总少突胶质细胞（Olig2⁺）数量均增加，表明抑制吞噬导致更多 OPCs 存活并分化。

Fractalkine receptor-deficient mice show reduced myelin thickness with no change in axon number

电子显微镜分析显示，KO 小鼠的髓鞘厚度减小（g ratio 增加），轴突数量无变化，但未髓鞘化轴突的比例增加。这表明，OPCs 的过度存活反而损害了髓鞘形成效率，可能由于资源竞争或结间距离缩短所致。

研究结论和讨论部分强调，ameboid 小胶质细胞通过 CX3CR1 依赖的吞噬作用 refine OPCs 数量，是白质发育中的一种稳态机制。该过程在大脑和小脑中具有保守性，其紊乱可能导致髓鞘异常和神经元功能障碍。CX3CR1 基因变异与自闭症和精神分裂症相关，且这些疾病患者常表现出小脑白质减少。因此，小胶质细胞介导的 OPCs 修剪可能是神经发育障碍的一个新颖机制。此外，研究结果与“primary phagocytosis”概念一致，即细胞死亡由吞噬作用直接引发，而非吞噬发生前已死亡。

局限性在于，研究未直接评估小脑灰质（如浦肯野细胞层）中小胶质细胞的作用，也未分析髓鞘变化对浦肯野细胞功能的直接影响。未来研究需进一步探索小胶质细胞在不同脑区的异质性及其对神经环路的整体影响。

总之，该研究揭示了 fractalkine-CX3CR1 信号轴在调控小脑白质发育中的关键作用，为神经发育障碍的机制研究和治疗策略提供了重要见解。