《EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE》：Oligodendrocyte prosaposin restores subarachnoid haemorrhage-induced consciousness impairment
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蛛网膜下腔出血（SAH）是一种危及生命且常伴有意识障碍的脑血管事件，但其潜在机制仍不清楚。本研究中，研究人员鉴定出少突胶质细胞来源的前鞘脂激活蛋白（prosaposin, PSAP）是SAH后丘脑—皮层连接与意识维持的关键调控因子。借助多模态方法，包括脑电图（
蛛网膜下腔出血（SAH）是一种危及生命且常伴有意识障碍的脑血管事件，但其潜在机制仍不清楚。本研究中，研究人员鉴定出少突胶质细胞来源的前鞘脂激活蛋白（prosaposin, PSAP）是SAH后丘脑—皮层连接与意识维持的关键调控因子。借助多模态方法，包括脑电图（EEG）和肌电图（EMG）记录、光遗传学、单核RNA测序（snRNA-seq）、膜片钳记录以及磁共振成像（MRI），研究人员证明SAH通过下调少突胶质细胞中的Psap，削弱了PSAP–GPR37相互作用，造成髓鞘损伤和功能连接丧失，从而破坏了中央外侧丘脑（central lateral thalamus, CL）至内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）的神经通路。在SAH后，Psap过表达或重组人PSAP（HuPSAP）给药能够恢复PSAP–GPR37相互作用、保留髓鞘结构并修复CL→mPFC连接，最终改善意识水平和空间记忆。上述发现强调了少突胶质细胞功能障碍是SAH诱发意识障碍的关键机制，并将PSAP确定为潜在的治疗靶点。
本研究发表于《EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE》，聚焦于蛛网膜下腔出血（SAH）后意识障碍的神经生物学机制。SAH是一种高死亡率、高致残率的脑血管事件，早期意识丧失不仅是早期脑损伤的重要表现，也是预测12个月死亡或不良预后的指标。既往研究多集中于颅内压升高、脑血管痉挛、神经炎症等全局性脑损伤因素，而对于介导觉醒与意识的丘脑—皮层环路，尤其是丘脑中央外侧核（CL）至内侧前额叶皮层（mPFC）通路在SAH中的作用了解有限。同时，白质由有髓轴突构成，是脑区间信息传递的结构基础；SAH后白质损伤可造成神经通路功能障碍并导致意识异常。少突胶质细胞是形成和维持髓鞘的核心细胞，其功能异常与多种神经系统疾病的意识恢复障碍相关。前鞘脂激活蛋白（prosaposin, PSAP）具有维持髓鞘完整性和保护少突胶质细胞的作用，但PSAP在SAH所致白质损伤及意识障碍中的作用此前尚未被探索。基于上述背景，研究人员旨在揭示SAH对CL→mPFC通路的影响，并评估PSAP作为治疗靶点的潜力。
研究主要技术方法包括：以血管内穿刺法在成年雄性C57BL/6J小鼠建立SAH模型，结合EEG/EMG记录评估意识状态；利用光遗传学联合光纤记录、顺行/逆行病毒示踪检测CL→mPFC功能连接；通过膜片钳记录神经元电生理特性；采用9.4 T MRI观察白质病变；利用snRNA-seq刻画细胞异质性及Psap表达变化；借助免疫荧光、RNAscope荧光原位杂交、邻近连接检测、ELISA、透射电镜定位蛋白及相互作用并评估髓鞘超微结构；通过AAV介导的少突胶质细胞特异性Psap过表达/敲低以及立体定向给予HuPSAP进行机制与功能挽救研究。
研究结果部分可概括如下：
SAH破坏意识并损伤小鼠CL→mPFC神经通路：EEG/EMG分析显示，SAH小鼠在整个昼夜周期中觉醒时间显著减少，非快速眼动（NREM）和快速眼动（REM）睡眠增加。顺行HSV示踪与逆行AAV示踪均显示SAH后CL向mPFC的投射及mPFC向CL的逆行投射显著减少。光遗传学激活CL神经元后，mPFC的钙信号明显减弱，提示CL→mPFC通路功能连接受损。
单核测序与电生理揭示SAH后丘脑兴奋性神经元的转录重塑及过度兴奋：snRNA-seq注释出六种兴奋性神经元亚型，其中EXN1高表达丘脑特异性转录因子Lef1。SAH后EXN1中上调基因富集于离子通道活性及Wnt信号通路。光纤记录显示CL神经元自发性钙信号增强，膜片钳显示CL神经元动作电位发放频率增加、静息膜电位去极化，而mPFC神经元无显著变化，提示通路功能障碍主要源于功能连接受损而非神经元丢失。
SAH诱导CL→mPFC通路髓鞘损伤与轴突损伤并伴随少突胶质细胞功能障碍：T2加权MRI显示SAH后胼胝体、外囊、鳍海马等多个白质区域出现T2高信号。顺行示踪至胼胝体区域显示髓鞘碱性蛋白（MBP）减少而降解MBP（dMBP）增加。snRNA-seq显示少突胶质细胞群体明显向SAH状态偏移，脂质代谢通路下调；拟时序分析发现髓鞘相关基因簇显著下调，其中Psap下降最为明显。
SAH导致少突胶质细胞PSAP–GPR37相互作用破坏：CellChat细胞间通讯分析提示SAH后PSAP信号通路显著下调，PSAP主要配体与GPR37受体均表达于少突胶质细胞。snRNA-seq显示SAH后少突胶质细胞Psap表达显著降低，而Gpr37表达未变。免疫荧光及邻近连接检测（PLA）证实PSAP与GPR37的相互作用在SAH后显著减弱。ELISA检测发现SAH患者及小鼠血浆PSAP水平均降低，提示其可能作为反映白质损伤的生物标志物。在患者及小鼠脑组织中，PSAP与溶酶体标志物LAMP2及少突胶质细胞标志物CC1共定位减弱，进一步证明SAH主要影响PSAP配体的表达与分泌。
少突胶质细胞特异性Psap过表达增强PSAP–GPR37相互作用并减轻SAH后髓鞘与轴突损伤：MBP启动子驱动的AAV在胼胝体实现少突胶质细胞特异性Psap过表达。PLA显示PSAP–GPR37相互作用增强，T2高信号减轻，顺行示踪区域的MBP水平升高、dMBP积累减少，透射电镜显示髓鞘结构更完整、髓鞘厚度增加。
Psap过表达改善SAH后CL→mPFC功能连接及意识障碍：光遗传学联合光纤记录显示，过表达Psap后光刺激CL可诱发mPFC更强的钙信号，提示CL→mPFC功能连接恢复。EEG/EMG显示觉醒时间显著增加、NREM和REM睡眠减少。Morris水迷宫测试显示，过表达组逃避潜伏期缩短、穿越平台次数增加、在目标象限停留时间延长，空间学习与记忆能力改善。
HuPSAP恢复SAH后CL→mPFC功能连接并改善意识与认知：立体定向给予不同剂量HuPSAP后，75 ng剂量可显著增强CL光刺激诱发的mPFC钙信号。免疫荧光显示顺行示踪区dMBP积累减少。EEG/EMG及Morris水迷宫结果表明HuPSAP可显著提高觉醒时间并改善空间记忆。
少突胶质细胞特异性Gpr37敲低削弱HuPSAP的治疗效应：利用PLP-CreERT2小鼠实现少突胶质细胞特异性Gpr37敲低后，HuPSAP对觉醒时间及睡眠结构的改善作用明显减弱，证明HuPSAP的效应主要依赖少突胶质细胞GPR37。
少突胶质细胞特异性Psap敲低可在假手术小鼠中模拟意识障碍：在假手术小鼠胼胝体利用MBP启动子AAV敲低少突胶质细胞Psap后，EEG/EMG显示觉醒时间减少、NREM和REM睡眠增加，变化趋势与SAH小鼠一致，证实少突胶质细胞PSAP缺失本身足以损害意识。
讨论与结论：本研究建立了SAH后意识障碍与CL→mPFC通路功能障碍之间的因果联系，并将少突胶质细胞PSAP–GPR37信号轴确定为维持白质完整性和意识的关键机制。研究采用了功能获得（Psap过表达、HuPSAP给药）与功能丧失（Psap敲低、Gpr37敲低）相结合的实验策略，证明PSAP通过作用于少突胶质细胞表面受体GPR37，维持髓鞘结构并恢复丘脑—皮层功能连接，最终改善意识与认知。血浆PSAP水平的降低在SAH患者与动物模型中一致，提示其具有作为非侵入性生物标志物的潜力。需要指出的是，PSAP亦是分泌型蛋白，可能通过多靶点发挥作用，但在本研究中GPR37介导的少突胶质细胞途径是其主要治疗机制。此外，虽然PSAP还存在与颗粒蛋白前体（PGRN）相关的溶酶体鞘脂代谢途径，但SAH后Grn表达未显著改变，提示SAH主要影响PSAP的细胞外神经营养功能。
研究结论可概括为：本研究显著推进了对SAH后白质损伤与少突胶质细胞功能障碍如何导致意识及认知缺陷的理解。通过阐明PSAP在维持髓鞘完整性和恢复CL→mPFC神经通路功能中的关键作用，研究为治疗SAH所致神经功能障碍提供了新的治疗思路，并将PSAP定位为SAH后意识障碍及其他白质损伤性疾病的潜在治疗靶点。
