《PLOS One》：Effect of transplanted oligodendrocyte precursor cells derived from inflammatory and non-inflammatory microenvironment on remyelination in a chronic cuprizone model
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本文研究了少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞（OPC）的來源微環(huán)境（炎癥性/非炎癥性）對其移植后在慢性銅宗（cuprizone）脫髓鞘模型中促進髓鞘再生效能的影響。研究表明，兩種OPC移植均能改善髓鞘再生并降低抑制性細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）成分CSPG4水平，但源自相同（銅宗）微環(huán)境的OPC展現(xiàn)出更強的歸巢能力、髓鞘再生效果及對微環(huán)境（TGFβ/CSPG4）的調(diào)控作用，提示供體細(xì)胞的“出身背景”是影響其治療效果的關(guān)鍵因素。
研究背景
多發(fā)性硬化（Multiple Sclerosis, MS）是一種以中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘為特征的慢性神經(jīng)退行性疾病。少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞（Oligodendrocyte Progenitor Cells, OPCs）移植是促進髓鞘再生的一種潛在策略，但OPCs分離前的微環(huán)境起源對其治療效力的影響尚不清楚。細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular Matrix, ECM）成分，特別是硫酸軟骨素蛋白聚糖（Chondroitin Sulfate Proteoglycans, CSPGs），在脫髓鞘病變中上調(diào)，會抑制OPCs的遷移、分化和髓鞘再生。銅宗（Cuprizone, CPZ）毒素模型能誘導(dǎo)非炎癥性、原發(fā)性少突膠質(zhì)細(xì)胞病變和胼胝體萎縮，導(dǎo)致特定腦區(qū)廣泛脫髓鞘，是研究慢性脫髓鞘和再髓鞘化過程的經(jīng)典動物模型。
材料與方法
研究使用30只成熟雄性C57BL/6小鼠，分為兩部分：一部分用于從兩種微環(huán)境模型分離OPCs，另一部分用于移植實驗。通過腹腔注射脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥脫髓鞘模型（L-OPCs來源），或通過喂食含0.2%銅宗飼料12周誘導(dǎo)慢性非炎癥性脫髓鞘模型（C-OPCs來源）。隨后，從兩種模型小鼠腦中分離、培養(yǎng)并純化OPCs，并通過免疫細(xì)胞化學(xué)（Immunocytochemistry, ICC）檢測血小板衍生生長因子受體α（PDGFRα）和少突膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子2（Olig2）的表達(dá)進行鑒定。
另一部分24只小鼠建立慢性銅宗脫髓鞘模型后，隨機分為三組：單純銅宗模型組（CPZ組）、銅宗模型移植C-OPCs組（CPZ + C-OPCs組）和銅宗模型移植L-OPCs組（CPZ + L-OPCs組）。通過尾靜脈注射DiI標(biāo)記的OPCs進行移植。移植24小時后評估OPCs在胼胝體及內(nèi)臟器官（肺、肝、脾）的歸巢情況。通過勞克堅牢藍(lán)（Luxol Fast Blue, LFB）染色評估髓鞘含量，通過免疫熒光（Immunofluorescence, IF）檢測胼胝體中CSPG4的水平，并通過實時定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）檢測髓鞘堿性蛋白（Myelin Basic Protein, MBP）、髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白（Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein, MOG）和轉(zhuǎn)化生長因子β（Transforming Growth Factor β, TGFβ）的基因表達(dá)。
結(jié)果
- 1.
OPCs的表征：分離的C-OPCs和L-OPCs均高表達(dá)PDGFRα和Olig2，且SRY-Box轉(zhuǎn)錄因子10（SOX10）表達(dá)顯著高于正常OPCs，確認(rèn)了細(xì)胞的OPC身份，兩組間標(biāo)志物表達(dá)無顯著差異。
- 2.
歸巢分析：移植24小時后，C-OPCs在胼胝體中的歸巢百分比（29.9 ± 0.634%）顯著高于L-OPCs（26.6 ± 0.986%）。同時，C-OPCs在肝臟和脾臟中的滯留數(shù)量顯著少于L-OPCs，提示C-OPCs更有效地到達(dá)了靶部位。
- 3.
髓鞘再生評估（LFB染色）：與健康組相比，CPZ組胼胝體出現(xiàn)嚴(yán)重脫髓鞘。移植OPCs后，CPZ + C-OPCs組和CPZ + L-OPCs組的髓鞘含量均顯著增加。其中，CPZ + C-OPCs組的髓鞘含量（83.4 ± 0.849%）顯著高于CPZ + L-OPCs組（74.5 ± 1.29%），表明C-OPCs促進髓鞘再生的效果更佳。
- 4.
CSPG4水平評估（IF染色）：CPZ組胼胝體CSPG4水平顯著升高。移植OPCs后，兩組CSPG4水平均顯著下降，且CPZ + C-OPCs組的下降幅度（8.20 ± 2.65%）顯著大于CPZ + L-OPCs組（27.8 ± 1.88%），表明C-OPCs能更有效地改善抑制性微環(huán)境。
- 5.
髓鞘相關(guān)基因及TGFβ表達(dá)：RT-qPCR結(jié)果顯示，CPZ組的MBP和MOG表達(dá)顯著降低。移植后，兩組MBP表達(dá)均顯著升高，且CPZ + C-OPCs組的升高幅度顯著大于CPZ + L-OPCs組。MOG表達(dá)僅在CPZ + C-OPCs組出現(xiàn)顯著升高。此外，CPZ + C-OPCs組的TGFβ表達(dá)也顯著高于CPZ組和CPZ + L-OPCs組。
討論
本研究首次在體內(nèi)比較了從炎癥和非炎癥微環(huán)境分離的OPCs移植后的效果。盡管兩者均能促進髓鞘再生并降低抑制性CSPG水平，但源自相同（銅宗）微環(huán)境的C-OPCs表現(xiàn)出更優(yōu)的療效。這可能是由于C-OPCs與宿主（同為銅宗模型）微環(huán)境具有更高的相容性。
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歸巢與遷移：C-OPCs在胼胝體的歸巢率更高，在內(nèi)臟器官的滯留更少，提示其遷移或生存能力更強。宿主銅宗模型腦內(nèi)趨化因子CCL2的表達(dá)可能更有利于吸引C-OPCs。
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免疫調(diào)節(jié)與微環(huán)境：TGFβ在CPZ + C-OPCs組表達(dá)顯著上調(diào)。TGFβ不僅能調(diào)節(jié)免疫、促進血腦屏障完整，還能通過TGFβ-TGFβR-Smad2/3/4-FoxO1-Sp1信號通路促使OPCs退出細(xì)胞周期，向髓鞘形成性少突膠質(zhì)細(xì)胞分化。這與該組觀察到的更強髓鞘再生效果一致。
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ECM調(diào)控的協(xié)同作用：盡管既往研究提示TGFβ可能上調(diào)CSPGs，但本研究中，表達(dá)更高TGFβ的CPZ + C-OPCs組卻呈現(xiàn)出更大幅度的CSPG4下降。這表明移植的C-OPCs可能通過某種尚未闡明的機制，協(xié)同實現(xiàn)了對TGFβ（促分化）和CSPG（去抑制）的雙向有利調(diào)控，共同優(yōu)化了髓鞘再生微環(huán)境。
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髓鞘蛋白驗證：MBP和MOG基因表達(dá)的上調(diào)，從分子層面進一步證實了C-OPCs移植組更優(yōu)異的髓鞘再生效果。
結(jié)論
OPCs移植可改善慢性銅宗脫髓鞘模型的髓鞘再生并降低抑制性ECM成分CSPG4水平。然而，治療效果與供體OPCs的分離微環(huán)境背景密切相關(guān)。當(dāng)供體細(xì)胞來源的微環(huán)境與宿主病變微環(huán)境相匹配（如均源自銅宗模型）時，移植的OPCs表現(xiàn)出更強的歸巢能力、更佳的髓鞘再生效能以及對宿主微環(huán)境更有效的調(diào)控作用。因此，在未來基于OPCs的細(xì)胞治療策略中，應(yīng)充分考慮并利用供體細(xì)胞的“歷史微環(huán)境”特性，以優(yōu)化其移植后的修復(fù)效果。
