《Cell | 解析神经炎症细胞时空变化》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-24
  • 2024年3月20日,卡罗琳斯卡学院Goncalo Castelo-Branco、斯德哥尔摩大学Mats Nilsson、卡罗琳斯卡学院Petra Kukanja、斯德哥尔摩大学Christoffer M. Langseth共同通讯在Cell发表题为Cellular architecture of evolving neuroinflammatory lesions and multiple sclerosis pathology的文章,深入研究了多发性硬化的时空细胞动力学。

    作者的一个关键发现是EAE中全面的时空细胞图谱,捕捉了炎症病理的初始阶段,并构建了病变进化的时间定义的细胞图谱。这种方法可以识别不同的病理区室,揭示多发性硬化病变的动态性质及其随时间的演变。ISS技术将高灵敏度CartaNA kit与空间转录组学相结合,解析了EAE中的细胞群体和状态,提供了对不同炎症环境反应的细胞景观的详细视图。这包括疾病相关(DA)-胶质细胞的鉴定,发现其独立于病变诱导并在病程中动态变化。

    该研究还阐明了炎症细胞环境的时间和跨区域图,表明EAE病变以离心辐射样(centrifugal)方式传播。这一发现表明,多发性硬化症病变的进展在整个中枢神经系统(CNS)中并不均匀,而是遵循离心进展模式。此外,这项研究发现了特定脊髓解剖结构和脊髓束对EAE的脆弱性,表明某些区域更容易发生病变,而解决炎症的效率较低。这些知识可以为未来旨在减少病变形成和慢性的治疗策略提供信息。

    这项研究还揭示了成分驱动的跨区域和疾病时间点的病理分区识别,揭示了多发性硬化症病变及其分区的复杂性。脑免疫浸润区(bIC)被确定为早期脑病理的标志,突出了免疫浸润在多发性硬化症发病机制中的重要性。脊髓损伤区室的差异组成和空间分布是该研究的另一个重要方面。该研究表明,晚期EAE的病变受到胶质增生的影响,并提示了正在进行的纤维瘢痕形成。

    此外,该研究表明,DA胶质细胞标志着全局的、与病变无关的病理,表明DA胶质细胞状态的诱导和病变的形成可以独立发生。这一发现强调了DA胶质细胞在多发性硬化症病因和进展中的重要性,并表明它们可能在有害和保护机制中发挥双重作用。该研究还探讨了在晚期病变中稳态和DA OLG的重建,表明少突胶质细胞具有重建稳态的显著能力。这一观察结果可能对多发性硬化症的髓鞘再形成和恢复过程有意义。最后,该研究将空间ISS与scRNA-seq相结合,以推断配体-受体的相互作用,揭示了参与DA胶质细胞出现、维持或功能调控的潜在分子途径。这种方法增强了我们对MS中免疫细胞和神经胶质细胞群体之间复杂相互作用的理解。

    总的来说,这项研究全面了解了多发性硬化症病变的细胞结构及其演变,为多发性硬化的病理生理学和潜在的治疗靶点提供了有价值的见解。

  • 原文来源:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00233-2
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  • 《Cell Discovery | 上海药物所高召兵课题组合作揭示MLKL通道执行细胞死亡和神经炎症分子机制》

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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-10-19
    •   MLKL(mixed-lineage kinase domain-like)是程序性坏死的执行蛋白,在发育、免疫、炎症等多种生理病理过程中起关键作用,与神经系统、免疫系统、肿瘤等疾病密切相关。然而,关于MLKL离子通道在细胞死亡及炎症等病理过程中如何发挥作用仍未阐明。   二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)分布于与细胞膜和多种细胞,是重要的细胞信号分子,参与多种生理和病理功能。近日,中国科学院上海药物研究所高召兵研究员团队联合复旦大学王盛博士等,证明PIP2是MLKL通道的内源性激动剂,PIP2增强通道功能并“点燃”MLKL介导的程序性坏死以及炎症免疫反应。该项研究成果以“Enhanced channel activity by PI(4,5)P2 ignites MLKL-related pathogenic processes”为题在国际期刊Cell Discovery发表。   该研究中,团队通过考察不同膜磷脂成分对MLKL通道的调控作用,发现PIP2浓度升高,MLKL通道电流幅度增大、电导提高,说明PIP2参与调控MLKL通道基本属性。通过突变扫描,研究团队找到了PIP2调控MLKL通道的关键氨基酸位点。随后,借助蛋白质组学研究,科研人员发现LPS刺激的BV2细胞中,PIP2合成代谢通路及炎性应答通路显著升高,同时MLKL的表达水平也明显升高。紧接着研究团队考察了MLKL通道被PIP2增强后的生物学效应。首先在程序性坏死模型中,PIP2显著增强程序性坏死,并与通道功能呈正相关;其次,在神经炎症模型中,发现MLKL通道可直接介导胞内钾离子耗竭,而细胞膜升高的PIP2可调节神经炎症的水平(图1)。该项研究为理解MLKL通道生理病理功能和靶向该通道调控细胞死亡和炎症相关疾病提供了新思路。   上海药物所夏冰清副研究员为该研究的第一作者,复旦大学郄静波博士为共同第一作者。高召兵研究员与王盛博士为共同通讯作者。上海药物所为本研究的第一完成单位。该工作得到国家重点研发计划、上海市启明星、国家自然科学基金委、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。   原文链接:https://www.nature.com/articles/s41421-022-00451-w
  • 《Cell子刊:新冠病毒可以感染恒河猴的神经元并诱导神经炎症》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-10-25
    • 在一项新的研究中,来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员发现作为导致COVID-19的冠状病毒,SARS-CoV-2在恒河猴感染后一周内造成了明显的神经元损伤和炎症。他们还发现,患有2型糖尿病的年老恒河猴经历了更严重的由SARS-CoV-2诱导的神经系统损伤。这些研究结果为研究与COVID-19有关的长期神经症状提供了一个框架。相关研究结果于2022年10月12日在线发表在Cell Reports期刊上,论文标题为“SARS-CoV-2 infects neurons and induces neuroinflammation in a non-human primate model of COVID-19”。 根据近期的一份报告,80%的经检测为COVID-19阳性的人报告了神经系统症状。对人类的研究一直无法确认这些症状是由于身体的一般炎症反应,还是SARS-CoV-2直接感染了大脑。这些作者利用最近开发的COVID-19的非人灵长类动物模型,揭示了这种病毒通过鼻子沿着嗅觉神经---一条始于大脑、止于鼻子内部上部的神经---运输到大脑中。 论文通讯作者、加州大学戴维斯分校神经学教授和加州大学戴维斯分校加州国家灵长类研究中心主任John Morrison说,“我们不仅证实了这种病毒感染大脑,而且还证实了它直接感染神经元,并能沿着神经通路运输到最初的嗅觉区域以外的部位。” 年轻、健康的恒河猴和患有2型糖尿病的年老恒河猴被接种了SARS-CoV-2病毒,并与未受感染、年龄匹配的对照组进行比较。在这些恒河猴暴露于SARS-CoV-2七天后,这些作者能够在脑组织以及几种不同类型的脑细胞中鉴定出这种病毒。高功率显微镜使得他们能够可视化观察到这种病毒和脑细胞之间的相互作用。 年老恒河猴中的病毒感染更严重 论文第一作者、加州大学戴维斯分校博士后研究员Danielle Beckman说,他们的研究结果毫无疑问地表明,这种病毒进入大脑,并在这个过程中损害了脑细胞。通过比较年轻和年老的恒河猴,很明显,这种病毒感染在年老的恒河猴身上加剧了。遭受感染的年老的恒河猴体内的脑细胞出现萎缩。 也许最引人注目的是,与年轻、健康的恒河猴相比,SARS-CoV-2在年老恒河猴身上的传播距离。虽然在所有接种SARS-CoV-2的恒河猴中,这种病毒主要是在初级嗅觉皮层中发现的,但是它在年老恒河猴中传播得更远:SARS-CoV-2的细胞标志物延伸到直接感知嗅觉的大脑区域以外的区域,进入到高度涉及情感、记忆和认知的大脑区域。这些发现引起了人们对神经退行性疾病的潜在激增,以及随着受感染的成年人年龄增长,易患阿尔茨海默病等痴呆相关疾病的担忧。 Morrison说,“特别是在年老的恒河猴中,这种病毒能够感染已知极易受阿尔茨海默病影响的大脑区域中的神经元。” 这些作者还旨在了解这种病毒如何导致细胞损伤和对大脑的持久影响。现有有证据已提示着SARS-CoV-2会引起大脑的炎症。中枢神经系统中的细胞通过分解和清除发炎的细胞做出反应。 Beckman说,“尽管这一过程可能是有益的,并且是为了治愈中枢神经系统,但SARS-CoV-2在年老的恒河猴中诱发炎症的强度导致了重大损害。” 识别导致长期感染症状的分子和细胞机制对于减少COVID-19神经系统并发症的负担至关重要。这些新的发现为未来的研究奠定了基础,并强调了非人灵长类动物模型在这类研究中的关键作用。 这些作者如今正在研究恒河猴感染几个月后的大脑,以更好地了解可能导致COVID-19长期神经系统并发症的大脑损伤的程度和性质。 参考资料: Danielle Beckman et al. SARS-CoV-2 infects neurons and induces neuroinflammation in a non-human primate model of COVID-19. Cell Reports, 2022, doi:10.1016/j.celrep.2022.111573.