cGAS–STING通路通过Clusterin分泌驱动多发性硬化中星形胶质细胞介导的脱髓鞘

《CNS Neuroscience & Therapeutics》：The cGAS–STING Pathway Drives Astrocyte-Mediated Demyelination in Multiple Sclerosis Through Clusterin Secretion

　　

背景：多发性硬化（MS）是一种慢性神经炎症性疾病，以少突胶质细胞损伤和脱髓鞘为特征。该疾病从外周免疫攻击发展为区室化的中枢神经系统（CNS）炎症，最终导致不可逆的神经退行性变。尽管目前的免疫疗法可抑制外周复发，但对区室化的CNS炎症和进行性神经退行性变治疗不足。

方法：研究人员重新分析了已发表的人MS病灶单核RNA测序（snRNA-seq）数据集。使用原代星形胶质细胞、少突胶质细胞和器官型培养进行体外研究。通过免疫荧光、Western blot、qRT-PCR、RNA-seq、细胞活力测定和行为学评分评估结果。在预防和治疗范式中给予STING抑制剂H-151。

结果：单核RNA测序显示，炎症性星形胶质细胞优先积聚在MS慢性活动性病灶边缘。这些星形胶质细胞表现出STING通路激活，与脑脊液中升高的DNA浓度一致。机制上，DNA与促炎细胞因子协同触发星形胶质细胞STING信号，驱动Clusterin（CLU）分泌，直接诱导少突胶质细胞凋亡和脱髓鞘。用H-151药理学抑制STING可预防并改善实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠已建立的临床缺陷。

结论：炎症微环境中DNA升高激活星形胶质细胞STING–CLU轴以促进疾病发病机制，验证了靶向STING作为MS治疗策略。

多发性硬化（MS）是一种以中枢神经系统（CNS）脱髓鞘和神经退行性变为特征的慢性神经炎症性疾病。现有疾病修饰疗法通过靶向外周免疫细胞浸润有效减少了复发，但许多患者仍出现进行性残疾，其根源在于CNS内在的炎症、累积性脱髓鞘和神经退行性变。目前几乎不存在针对CNS实质内在炎症机制的治疗策略。星形胶质细胞作为CNS组织稳态和固有免疫的关键调节者，在病理条件下可发生反应性转化，并通过分泌促炎因子加剧少突胶质细胞凋亡和髓鞘损伤。然而，星形胶质细胞如何感知炎症CNS微环境中的危险信号，并将其转化为神经毒性输出的分子机制尚不清楚。DNA感应cGAS–STING通路是感知双链DNA（dsDNA）的核心机制，但其在星形胶质细胞介导的脱髓鞘中的作用未知。为此，研究人员通过整合转录组学、单核RNA测序（snRNA-seq）和功能分析，阐明了星形胶质细胞通过cGAS–STING通路感知DNA并分泌Clusterin（CLU）驱动脱髓鞘的机制，为靶向胶质细胞免疫调节治疗MS提供了理论基础。该研究成果发表于《CNS Neuroscience》。

在方法上，研究人员重新分析了已发表的人MS白质病灶snRNA-seq数据集（GSE180759、GSE118257、GSE179590），使用Seurat v.5.0.0进行无监督聚类和Harmony批次校正。体外实验采用原代小鼠星形胶质细胞、少突胶质细胞和器官型小脑切片，结合免疫荧光、Western blot、qRT-PCR、RNA-seq、酶联免疫吸附测定（ELISA）、CCK-8细胞活力测定和行为学评分。通过实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型，在预防和治疗范式中给予STING抑制剂H-151。临床样本队列包括MS患者、非脱髓鞘性炎症性神经系统疾病患者（Non-MS）和健康对照（HC），检测脑脊液（CSF）和血清中的相关蛋白及dsDNA水平。

研究结果如下：

3.1 炎症性星形胶质细胞在多发性硬化慢性活动性病灶边缘积聚。通过snRNA-seq分析发现，反应性星形胶质细胞在慢性活动性病灶边缘（SPMS_CA_LE）显著扩增，并高表达补体成分C3和胶质纤维酸性蛋白（GFAP）。ELISA证实MS患者CSF中GFAP和C3蛋白升高，血清C3与扩展残疾状态量表（EDSS）评分呈正相关。

3.2 炎症性星形胶质细胞通过cGAS–STING信号展现神经毒性潜能。EAE小鼠脊髓中GFAP和C3表达增加。体外用IL-1α、TNF-α和C1q刺激原代星形胶质细胞后，RNA-seq显示先天免疫应答、DNA损伤反应和I型干扰素通路富集，并检测到cGAS和磷酸化STING（P-STING）上调。snRNA-seq显示cGAS–STING通路活性评分在SPMS_CA_LE星形胶质细胞中最高。EAE脊髓中，cleaved Caspase-3（c-Cas-3）阳性细胞邻近GFAP阳性星形胶质细胞；条件培养基可诱导原代少突胶质细胞凋亡，并破坏器官型小脑切片中髓鞘碱性蛋白（MBP）与神经丝重链（NFH）的共定位。

3.3 DNA与炎症信号协同放大星形胶质细胞STING反应。MS患者CSF和血清中dsDNA浓度升高，且血清dsDNA水平与残疾程度正相关。原代星形胶质细胞先经促炎因子刺激再暴露于poly(dA:dT)，进一步增强STING通路活化和C3表达，并上调趋化因子Ccl2和Ccl5的mRNA水平。snRNA-seq显示SPMS_CA_LE中淋巴细胞浸润评分升高。来自协同刺激星形胶质细胞的条件培养基对少突胶质细胞的毒性增强。

3.4 CLU分泌作为星形胶质细胞STING激活下游的神经毒性效应因子。通过将“神经炎症反应”“DNA损伤反应的内在凋亡信号通路”和“内在凋亡信号通路”三组富集基因取交集，筛选出唯一编码分泌蛋白的基因Clu。snRNA-seq显示CLU在反应性星形胶质细胞中高表达，且在SPMS_CA_LE中表达最高。CellChat分析揭示SPMS_CA_LE中星形胶质细胞向少突胶质细胞的CLU传出信号增强。ELISA证实MS患者血清和CSF中CLU蛋白升高。重组CLU蛋白可直接诱导少突胶质细胞死亡。EAE脊髓中CLU与GFAP阳性星形胶质细胞共定位，并与P-STING共表达。

3.5 STING抑制减弱星形胶质细胞介导的神经毒性。STING抑制剂H-151预处理消除了细胞因子和DNA刺激诱导的STING磷酸化，降低C3和CLU表达及分泌，并下调神经炎症相关基因程序。来自H-151处理星形胶质细胞的条件培养基减少了少突胶质细胞凋亡，提高了细胞活力，并保持了器官型小脑切片中的髓鞘完整性。

3.6 STING抑制改善EAE临床和病理结局。在EAE模型中，预防性（免疫后第8天起）和治疗性（临床发病时起）给予H-151均显著减轻临床严重程度。Luxol fast blue染色显示脱髓鞘面积减少。免疫荧光分析显示，H-151处理后GFAP阳性星形胶质细胞中C3、P-STING和CLU表达降低，MBP表达增加，c-Cas-3阳性细胞减少，同时CD45⁺和F4/80⁺免疫细胞浸润减轻。

讨论部分指出，星形胶质细胞通过cGAS–STING通路感知CNS来源的DNA危险信号，并与促炎细胞因子协同，驱动CLU分泌，直接介导少突胶质细胞凋亡。这一“双重打击”模型解释了为何在外周免疫抑制后残疾进展仍持续。CLU作为非经典STING效应因子，在脱髓鞘背景下发挥主要神经毒性作用。靶向STING可能为抑制CNS内在炎症提供聚焦策略。研究人员也承认，H-151为系统性给药，可能作用于多种细胞类型，但体外证据支持星形胶质细胞在此轴中的关键作用。研究结论为：炎症微环境中DNA升高激活星形胶质细胞STING–CLU轴以促进疾病发病机制，验证了靶向STING作为MS治疗策略。