文献解析|探索不同“中风”类型的反应性胶质细胞介导的突触吞噬作用——上海交大杨国源团队的最新研究

引言

卒中（Stroke），又称“中风”，是影响人类健康的三大疾病之一，其高致死率和致残率给社会带来了沉重的负担。卒中主要包括缺血性卒中和出血性卒中两大类型，其中缺血性卒中占所有卒中的75%-90%，出血性卒中占10-25%。这两种卒中类型在病理机制和预后上存在显著差异。阐明神经功能障碍的分子病理机制，改善卒中病人的预后，已成为亟需解决的医学难题。近日，上海交通大学生物医学工程学院杨国源教授课题组在《Nature Communications》上发表了一篇题为“Stroke subtype-dependent synapse elimination by reactive gliosis in mice”的研究论文，揭示了不同卒中类型中反应性胶质细胞介导的突触吞噬作用，为卒中的治疗提供了新的思路。

研究背景与意义

卒中后，神经突触的丢失和神经环路的破坏是导致神经功能障碍的重要原因。反应性胶质细胞，包括小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞，在卒中后的修复过程中起着重要作用。然而，这些细胞在不同卒中类型中的具体作用机制仍不清楚。阐明这些机制不仅有助于理解卒中后神经功能障碍的分子病理，还能为开发新的治疗策略提供理论依据。

研究方法与材料

杨国源教授课题组利用啮齿类动物脑血管疾病模型，构建了缺血性卒中（MCAO模型）和出血性卒中（ICH模型）的动物模型。通过在卒中后不同时间点（D1、D3、D7和D14）使用Mac-2吞噬生物标志物与小胶质细胞/巨噬细胞标志物Iba-1和星形胶质细胞标志物GFAP进行共标，观察了不同卒中类型中小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞的激活和突触吞噬情况。

此外，研究团队还借助免疫荧光染色、透射电镜（TEM）技术、AAV病毒载体等技术手段，进一步探索了反应性胶质细胞在缺血性卒中和出血性卒中中对神经突触的吞噬作用，以及MEGF10/MERTK通路在这一过程中的作用。

研究结果与分析

1. 不同卒中类型中小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞的突触吞噬作用

研究结果显示，在缺血性卒中MCAO模型中，小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞均发现了Mac-2的表达，且在D14时，有25%的小胶质细胞/巨噬细胞和50%的星形胶质细胞表达Mac-2。而在出血性卒中ICH模型中，虽然也发现了Mac-2与小胶质细胞/巨噬细胞标志物Iba-1和星形胶质细胞标志物GFAP的共标现象，但D14时表达Mac-2的小胶质细胞/巨噬细胞仅占25%，星形胶质细胞仅占5%。

进一步的研究发现，在缺血性脑卒中小鼠中，两种胶质细胞均吞噬神经突触；而在出血性脑卒中，只有小胶质细胞/巨噬细胞介导突触吞噬，星形胶质细胞无明显作用。这一结果表明，不同卒中类型中反应性胶质细胞的突触吞噬作用存在差异。

2. 反应性胶质细胞通过MEGF10/MERTK通路吞噬突触

MEGF10和MERTK是高度定位于星形胶质细胞中的吞噬受体，具有高度保守性，可识别兴奋性突触和抑制性突触所呈现的吞噬信号启动吞噬过程。研究团队发现，卒中后14天，在反应性小胶质细胞和星形胶质细胞中均发现MEGF10和MERTK表达显著增加。

进一步的研究表明，特异性敲除小胶质细胞/巨噬细胞或星形胶质细胞中的MEGF10基因（MEGF10KO）或MERTK基因（MERTKKO）会导致反应性胶质细胞介导的神经突触吞噬减少。在出血性卒中后14天，MEGF10KO或MERTKKO小鼠的小胶质细胞/巨噬细胞介导突触吞噬能力也下降。这一结果表明，MEGF10/MERTK通路在反应性胶质细胞介导的突触吞噬过程中起着重要作用。

3. 特异性敲除MEGF10或MERTK基因可改善神经功能障碍

研究团队还发现，特异性敲除小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞中的MEGF10基因或MERTK基因，有助于改善缺血性卒中后的树突棘结构。而在出血性卒中后，只有特异性敲除小胶质细胞/巨噬细胞中的MEGF10基因或MERTK基因可增加神经突触密度，星形胶质细胞无明显作用。

此外，特异性敲除MEGF10或MERTK基因还能改善卒中后小鼠的脑萎缩、心室扩大等病理现象，以及神经功能缺损评分、转棒实验、穿梭箱被动回避等行为学障碍。这一结果表明，抑制胶质细胞吞噬能显著增加损伤周边区的神经突触密度，减轻小鼠脑损伤，改善小鼠的运动和认知功能。

4. 单细胞测序分析揭示星形胶质细胞吞噬相关基因表达差异

研究团队最后借助单细胞测序分析发现，与缺血性卒中相比，出血性卒中后介导神经突触吞噬的星形胶质细胞亚群数量明显降低。这一结果表明，不同卒中类型中星形胶质细胞的吞噬作用存在差异，这可能是导致不同卒中类型预后差异的重要原因之一。

结论与展望

本研究揭示了不同卒中类型中反应性胶质细胞介导的突触吞噬作用的差异及其分子机制。研究结果表明，小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞在缺血性卒中小鼠中过度激活从而吞噬神经突触；而在出血性卒中小鼠中只有小胶质细胞/巨噬细胞过度激活介导突触吞噬。此外，研究还发现MEGF10/MERTK通路在反应性胶质细胞介导的突触吞噬过程中起着重要作用，特异性敲除MEGF10或MERTK基因能显著改善卒中后的神经功能障碍。

这一研究成果不仅为理解卒中后神经功能障碍的分子病理提供了新的视角，还为开发新的治疗策略提供了理论依据。未来的研究可以进一步探索不同卒中类型中反应性胶质细胞吞噬作用的调控机制，以及针对这一过程的干预策略，以期为卒中的治疗和预后改善提供新的方法。