海马脂质重塑与星形胶质细胞ABCA1/APOE反应在海马结构重塑及癫痫发生中伴随异位神经元蓄积的作用

《Advanced Science》：Astrocyte-Associated ABCA1/APOE Responses Accompany Hippocampal Lipid Remodeling and Ectopic Neuronal Accumulation During Epileptogenesis

颞叶癫痫（TLE）以进行性海马重塑为特征，包括反应性星形胶质细胞增生与神经元定位异常。尽管脂质紊乱被认为参与癫痫发生，但星形胶质细胞相关脂质反应如何与海马重塑相关联仍不清楚。研究人员利用人TLE及红藻氨酸（KA）处理小鼠转录组数据集，鉴定出ATP结合盒转运蛋白A1（ABCA1）/Abca1为候选的星形胶质细胞相关分子；KA与匹罗卡品诱导的癫痫持续状态（SE）可引发星形胶质细胞相关ABCA1/载脂蛋白E（APOE）反应。门区出现异位颗粒细胞与未成熟神经元，其与ABCA1阳性细胞（含星形胶质细胞样轮廓）空间相关，附近可见围脂滴蛋白2（PLIN2）阳性斑点。预处理视黄酸X受体（RXR）激动剂bexarotene可提高海马ABCA1表达、延迟严重KA诱导的行为性癫痫发作起始，并与慢性自发性发作减少及异位神经元蓄积降低相关。SE后给予bexarotene与较低发作频率、较少异位神经元蓄积及较低星形胶质细胞标志物阳性细胞密度相关。多组学分析发现bexarotene相关代谢与脂质组学改变；透射电镜（TEM）显示门区神经元脂滴平均面积减小；蛋白分析发现p38与细胞外信号调节激酶1/2（Erk1/2）磷酸化的早期改变。上述结果支持进一步研究星形胶质细胞相关脂质通路作为癫痫相关海马重塑的潜在治疗靶点。

研究背景方面，颞叶癫痫（TLE）是最常见的难治性神经系统疾病之一，特征为进行性海马重塑、神经炎症、异常神经发生和自发性复发发作（SRS）。现有抗 seizure 药物主要抑制神经元过度兴奋，却不能阻止病理网络重组，约30%至40%患者耐药。除经典细胞因子通路外，代谢应激特别是脂质失调正被视为癫痫中神经炎症的关键驱动因素。癫痫海马存在磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）重塑以及甘油三酯（TG）和胆固醇酯异常蓄积；脂质蓄积反应性星形胶质细胞（LARAs）已被识别为癫痫中独特病理群体。神经元脂质储存与氧化能力有限，依赖星形胶质细胞缓冲和清除过量脂质，而神经元迁移相关Reelin-ApoER2/VLDLR信号又与APOE介导的脂质运输相连。然而，癫痫中星形胶质细胞脂质处理反应是否与异位神经元迁移在空间和功能上相关仍未知。ATP结合盒转运蛋白A1（ABCA1）是胆固醇和磷脂外排的关键调节子，可向APOE等载脂蛋白转移脂质以形成脂蛋白颗粒；人TLE与大鼠癫痫模型已提示反应性星形胶质细胞中ABCA1升高，但ABCA1相关星形胶质反应、异位神经元群体与海马重塑的关系尚未阐明。因此，研究人员假设癫痫发作诱导的脂质改变与反应性星形胶质反应及异常神经元定位的海马微环境相关，并在KA与匹罗卡品癫痫模型中结合多组学、超微结构、转录组数据挖掘与在体电生理，用RXR激动剂bexarotene干预，探讨星形胶质细胞相关ABCA1/APOE通路在癫痫发生性海马重塑中的作用。该研究发表于《Advanced Science》。

主要关键技术方法方面，研究人员使用人TLE单核RNA测序数据集与KA小鼠海马单细包RNA测序数据集进行 astrocytes 重分析；采用KA诱导SE小鼠模型与匹罗卡品诱导SE小鼠模型两类化学惊厥队列；对KA后14天海马组织行非靶向脂质组学与代谢组学及正离子模式多元分析；用透射电镜（TEM）评估神经元与星形胶质细胞脂滴（LD）超微结构；以Western blot和免疫荧光定量ABCA1、APOE、GFAP、Prox1、DCX、PLIN2、Iba1等分子与细胞群体；通过植入电极慢性脑电图（EEG）监测自发性复发发作；体外采用原代神经元KA处理的条件培养基（NCM）刺激原代 astrocytes；药理学上以RXR激动剂bexarotene行KA前预处理及SE后治疗两种范式；并以蛋白互作网络与分子对接作计算学补充。

研究结果方面，2.1 海马脂质谱与KA诱导SE后脂滴测量：研究人员对KA后14天海马行非靶向脂质组学，PLS-DA显示KA与对照组分离，初筛67个候选脂质种类但经Benjamini–Hochberg校正后无单独显著，属探索性发现；PC与PE多下调，TG异质变化。TEM见KA鼠神经元与星形胶质细胞中出现脂滴，门区与颗粒细胞层（GCL）均值大于对照，但每组仅3只鼠且未达统计显著，故为探索性超微结构证据。

2.2 癫痫发生中反应性星形胶质细胞ABCA1表达增加：重分析人TLE astrocytes 单核数据见ABCA1为候选高表达基因，GO富集指向胶质发生、胆固醇生物合成、脂质代谢调控与神经元分化迁移；小鼠KA后4天 scRNA-seq 中 Abca1 在 astrocytes 中名义上调。WB证实海马ABCA1蛋白在SE后1周与4周升高；免疫荧光示门区ABCA1阳性细胞、GFAP阳性 astrocytes 及ABCA1⁺/GFAP⁺双阳细胞密度增加，支持ABCA1为星形胶质细胞相关候选。

2.3 ABCA1与APOE在KA与匹罗卡品模型中均升高：KA模型中海马APOE在2周显著升高，1周门区APOE⁺/GFAP⁺ astrocytes 比例上升，ABCA1⁺/APOE⁺/GFAP⁺三倍细胞增加；匹罗卡品模型1周海马ABCA1与APOE蛋白也显著上升，多重免疫荧光显示APOE与ABCA1与GFAP阳性 astrocytes 相关。两模型行为发作负担与死亡率不同，但 astrocytic ABCA1/APOE 反应一致，说明其为跨模型癫痫相关星形脂质处理反应。

2.4 异位神经元与ABCA1阳性细胞及ABCA1/GFAP星形轮廓空间相关：SE后1周门区Prox1阳性颗粒细胞与DCX阳性未成熟神经元密度增加，PLIN2阳性斑点与其邻近；Prox1与DCX阳性细胞邻接ABCA1⁺/GFAP⁺ astrocytic profiles，1与2周密度显著升高。小胶质Iba1密度早期增加但未伴异位神经元—小胶质邻接比例持续升高。结果说明异位颗粒细胞在海马门区蓄积，并与ABCA1阳性细胞包括星形胶质细胞轮廓呈时间动态空间关联。

2.5 bexarotene预处理延长KA发作潜伏期并减少门区异位神经元蓄积：bexarotene预处理使海马ABCA1蛋白升高，显著延长至首次Racine IV级及以上发作的潜伏期；慢性EEG中存活且成功诱导小鼠里，Bex组每日自发发作频率低于Vehicle组，发作时长与频谱功率数值低但无显著。免疫荧光示Bex鼠门区DCX⁺与Prox1⁺异位群体、GFAP⁺ astrocytes 密度下降，Prox1邻接GFAP astrocytes 的密度与比例均降。体外KA-NCM刺激原代 astrocytes 时，bexarotene提高ABCA1与APOE免疫反应面积。体内还见NeuN阳性神经元密度升高、S100β阳性细胞下降、小胶质体表面积减小。结论为RXR激活增强ABCA1、延迟急性发作并伴随慢性自发发作与异位神经元指标改善。

2.6 SE后bexarotene治疗伴随发作频率降低及门区异位神经元密度下降：SE后恢复期给药队列中，bexarotene组慢性期自发发作频率显著低于Vehicle组；门区Prox1与DCX异位神经元、GFAP astrocytes 密度均降低，DCX邻接GFAP的密度与比例下降，APOE⁺ astrocytic-profile密度降低但APOE占GFAP比例无显著。S100β阳性细胞减少，NeuN与Iba1密度无显著。结果表明SE后治疗与较低发作频率、较低异位神经元及星形标志物阳性密度相关。

2.7 多组学与安全信号验证显示bexarotene相关代谢与信号改变：SE后第1周起给药至2周，代谢组学获23个BH显著代谢物，脂质组学654个显著脂质；下调代谢物富集efferocytosis、甘油磷脂代谢、胆碱代谢，上调脂质富集多不饱和脂肪酸与膜磷脂术语，下调脂质富集自噬、鞘脂与脂质处理术语。WB示2周ABCA1显著升高，APOE与MERTK均值高但无显著；p38磷酸化降低，Erk1/2磷酸化升高。TEM中门区神经元脂滴平均面积Bex组显著小于Veh组，门区 astrocytes 与GCL比较未显著。8周时上述分子指标无统计显著。结果说明bexarotene早期关联代谢脂质重塑、ABCA1上调与MAPK磷酸化改变，并减小门区神经元脂滴面积。

讨论部分总结方面，研究人员指出SE后海马脂质组学差异为探索性，LD面积增大未达显著，不能据以断定细胞脂质储存增加；异位神经元与ABCA1阳性细胞包括GFAP astrocytes 的空间关联提示局部星形脂质处理可能与异位病理相关，但不证明直接脂质转移或吞噬。bexarotene跨模型提高ABCA1，早期显著改变ABCA1与MAPK磷酸化，但APOE全海马蛋白在2周无显著、MERTK也无显著；不同给药与采样时点使APOE结果不可直接比较。p38与Erk1/2变化来自全海马，不能断言发生于 astrocytes 表型转换。时间分析提示bexarotene反应可能具阶段依赖性，但本研究未定义治疗窗。转化上，星形脂质代谢是可行动靶点，但bexarotene为广谱RXR激动剂，效应不专属ABCA1；仅用雄性鼠、部分队列仅3至4只、急性SE无连续EEG、两治疗范式不直接复制，均需放大独立验证。

结论部分翻译：总之，本研究发现癫痫相关海马脂质谱的探索性差异与星形胶质细胞相关ABCA1/APOE反应，以及海马门区异位神经元群体与ABCA1阳性细胞（含ABCA1/GFAP相关星形胶质细胞轮廓）的空间关联。这些观察支持一种潜在关系，即星形胶质细胞相关脂质重塑可能与颞叶癫痫（TLE）发生过程中的结构与炎症改变相关。然而，当前数据未确立直接的ABCA1–APOE–MERTK信号级联，也未确立脂质处理改变在这些病理过程中的因果作用。