线粒体微蛋白MOCCI通过改变胶质细胞激活状态控制神经炎症

《Frontiers in Immunology》：Mitochondrial microprotein MOCCI controls neuroinflammation by altering glial activation states

　　

代谢调控及其潜在机制在控制和解决脑部炎症中发挥关键作用，直接塑造胶质细胞激活和中枢神经系统（CNS）对损伤和疾病的反应。在研究人员筛选改变炎症结局的微蛋白时，他们发现MOCCI（C15orf48/AA467197的蛋白产物）是肠道和肺部炎症的重要调节因子。然而，其在神经炎症中的作用尚不清楚。在此，研究人员表明，MOCCI在炎症时在小鼠和人脑的小胶质细胞和星形胶质细胞中上调，并且是协调小胶质细胞和星形胶质细胞适当、完全和有益激活所必需的。MOCCI的诱导触发胶质细胞转化为神经保护状态，并促进炎症的消退。在体外，MOCCI缺失导致小胶质细胞和星形胶质细胞的迁移、吞噬和细胞因子分泌减少。在多发性硬化症（MS）的cuprizone小鼠模型中，MOCCI在脱髓鞘和再髓鞘化中均发挥作用。这些结果将MOCCI定位为神经炎症的分子刹车，强调了其针对胶质细胞代谢健康和解决神经退行性疾病中慢性CNS炎症的治疗潜力。

神经退行性疾病随人口老龄化日益普遍，但因其复杂性和机制不明，有效疗法匮乏。近年研究揭示神经炎症并非旁观者，而是阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、多发性硬化症（MS）等疾病进展的核心驱动因素。胶质细胞（星形胶质细胞和小胶质细胞）在维持中枢神经系统（CNS）稳态中起关键作用，但过度激活会释放促炎因子，导致神经毒性循环。传统上，激活的小胶质细胞被分为M1（促炎）和M2（抗炎），星形胶质细胞分为A1（促炎）和A2（抗炎），但单细胞技术揭示了更复杂的激活谱系。线粒体功能障碍与神经退行性疾病密切相关，其来源的损伤相关分子模式（DAMPs）可触发神经炎症，而激活的免疫细胞中线粒体代谢重编程以满足能量需求。线粒体微蛋白（如MOCCI）被发现可调节炎症，但MOCCI在神经炎症中的作用未知。为此，研究人员开展本研究，旨在阐明MOCCI对胶质细胞激活和神经炎症的调控机制。该研究发表在《Frontiers in Immunology》。

研究人员利用C15orf48^f/f;CreERT2小鼠构建全身性MOCCI敲除（C15orf48-KO）模型，通过他莫昔芬诱导基因缺失。主要技术方法包括：1）单细胞RNA测序（scRNA-seq）：对LPS诱导急性神经炎症小鼠的海马组织进行测序，比较野生型（WT）与KO的胶质细胞转录组；2）体外吞噬和迁移实验：使用pHrodo标记的髓鞘碎片和划痕实验评估原代小胶质细胞和星形胶质细胞的功能；3）多发性硬化症cuprizone小鼠模型：通过喂食含0.2% cuprizone的饲料诱导脱髓鞘，随后恢复正常饮食促进再髓鞘化，利用MRI和组织学分析病变；4）细胞间通讯分析：使用CellChat分析配体-受体相互作用。样本来源包括小鼠原代细胞和公开的scRNA-seq数据集（AD患者脑组织及cuprizone模型）。

**MOCCI expression is upregulated upon inflammation in microglia and astrocytes**：通过Western blot和scRNA-seq，研究人员发现MOCCI在LPS或IL-1β刺激下在小胶质细胞和星形胶质细胞中显著上调，且在cuprizone模型脱髓鞘期和人AD脑组织中表达升高，提示其参与神经炎症反应。

**MOCCI drives transcriptional changes in microglia and astrocytes in response to neuroinflammation**：对LPS处理小鼠海马的scRNA-seq分析显示，MOCCI缺失导致LPS条件下小胶质细胞和星形胶质细胞的转录组与WT明显分离，差异表达基因（DEGs）数量增加，尤其在LPS处理的小胶质细胞中变化最大，表明MOCCI主要影响炎症应答而非稳态。

**MOCCI mediates a shift from a pro-inflammatory transcriptional state to a more pro-resolution transcriptional state in microglia**：小胶质细胞亚群分析发现，C15orf48-KO后LPS处理的小胶质细胞从cluster 1（促消退状态，高表达Prdx6、Gpr65等抗炎基因）向cluster 4（促炎状态，高表达Marco、Saa3等促炎基因）转移。GSEA显示KO小胶质细胞中翻译相关通路下调，而细胞因子和趋化通路上调，且M1标志物（Il1b、Ccl3、Ccl4）表达升高，提示MOCCI作为分子刹车抑制促炎转变。

**C15orf48-KO brains exhibit a higher proportion of A1 reactive and interferon-response astrocytes**：星形胶质细胞亚群分析显示，C15orf48-KO大脑中A1反应性星形胶质细胞标志物（C3、Serping1、Gbp2）比例升高，A2标志物无变化，同时神经炎症亚型（Timp1、Gap43等）和干扰素应答基因比例增加，表明MOCCI缺失促使星形胶质细胞向促炎和应激适应表型转化。

**MOCCI modulates cell–cell communication networks in the brain**：CellChat分析显示，C15orf48-KO大脑中配体-受体相互作用总体增强，尤其是MIF（巨噬细胞迁移抑制因子）和EDN（内皮素）信号通路从微胶质细胞向星形胶质细胞的传递增加，提示MOCCI缺失放大促炎通讯，而内皮细胞上调Ackr1（趋化因子“汇”）可能作为代偿机制。

**MOCCI is required for efficient migration and phagocytosis in microglia and astrocytes**：体外实验表明，C15orf48-KO的小胶质细胞和星形胶质细胞对pHrodo标记髓鞘碎片的吞噬能力显著降低，划痕实验显示迁移能力受损，且星形胶质细胞在LPS刺激后细胞因子分泌减弱，而小胶质细胞分泌无显著变化，支持MOCCI调控胶质细胞效应功能。

**MOCCI deficiency alters cuprizone-mediated demyelination and remyelination**：MRI显示，在cuprizone诱导4周后，C15orf48-KO小鼠的脱髓鞘病变面积小于WT，但再髓鞘化（3周恢复后）病变持续存在，而WT基本恢复。组织学分析显示KO病变区域小胶质细胞呈更活化、更圆润形态，星形胶质细胞密度降低。公开scRNA-seq数据表明，MOCCI阳性小胶质细胞在脱髓鞘期呈激活表型，在再髓鞘化期与修复相关通路关联，提示MOCCI作为时间标志物连接免疫抑制与修复启动。

讨论部分指出，MOCCI通过调节胶质细胞激活状态作为神经炎症的分子刹车，其缺失导致促炎信号放大和功能缺陷。未来需解析MOCCI蛋白与miR-147的各自贡献，并探索细胞类型特异性作用。结论：这项研究证明了线粒体微蛋白MOCCI通过调节胶质细胞激活状态控制神经炎症，MOCCI在炎症刺激下诱导小胶质细胞和星形胶质细胞向促消退状态转变，对于协调胶质细胞的适当激活、迁移、吞噬和细胞因子分泌至关重要，并且在cuprizone模型中对脱髓鞘和再髓鞘化均有影响。这些结果将MOCCI定位为神经炎症的分子刹车，突出了其作为靶向胶质细胞代谢健康、解决神经退行性疾病中慢性CNS炎症的治疗潜力。