黃芪多糖通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的自噬作用來減少脂滴的積累，從而改善EAE（實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦炎）小鼠的神經(jīng)炎癥
《Brain Research》：Astragalus polysaccharide ameliorates neuroinflammation in EAE mice by modulating microglial autophagy to reduce lipid droplet accumulation
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MS患者脂代謝紊亂及微膠質(zhì)脂滴累積是核心病理特征，基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）與GEO數(shù)據(jù)庫分析顯示脂代謝異常與MS顯著相關(guān)。APS通過激活微膠質(zhì)自噬流、增強(qiáng)脂噬功能，有效清除異常累積的脂滴，抑制促炎因子分泌，減輕神經(jīng)炎癥并改善EAE小鼠癥狀。
王曉涵|肖曦|陳玉欣|盧奇進(jìn)|馬金云|王圓華|丁桂清|程曉東
上海中醫(yī)藥大學(xué)岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院臨床免疫學(xué)研究所，上海200437，中國
摘要
多發(fā)性硬化癥（MS）是一種由免疫介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥性脫髓鞘疾病。新興證據(jù)表明，脂質(zhì)代謝紊亂與MS之間存在密切關(guān)聯(lián)，其中由異常脂滴積累驅(qū)動(dòng)的小膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥是核心病理機(jī)制。在本研究中，我們首先進(jìn)行了基于GEO數(shù)據(jù)庫的差異基因富集分析以及基于GWAS的孟德爾隨機(jī)化分析，證實(shí)脂質(zhì)代謝紊亂是MS的關(guān)鍵病理特征，而脂滴在其中起核心作用。基于這些發(fā)現(xiàn)以及我們之前關(guān)于APS（黃芪多糖）在實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）小鼠中緩解神經(jīng)炎癥和神經(jīng)功能缺陷的有效性的研究，我們?cè)噲D闡明APS在調(diào)節(jié)EAE小鼠和LPS刺激的BV2小膠質(zhì)細(xì)胞模型中小膠質(zhì)細(xì)胞脂滴代謝和神經(jīng)炎癥中的作用及機(jī)制。結(jié)果顯示，EAE小鼠腦組織和LPS刺激的BV2小膠質(zhì)細(xì)胞模型中自噬通量受損、脂滴積累增加以及促炎細(xì)胞因子分泌升高。重要的是，APS干預(yù)逆轉(zhuǎn)了這些病理變化。APS激活了小膠質(zhì)細(xì)胞的自噬通量，增強(qiáng)了脂質(zhì)吞噬功能，清除了積累的脂滴，從而抑制了促炎因子的分泌，從而緩解了神經(jīng)炎癥。總之，APS通過增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞的脂質(zhì)吞噬作用部分緩解了MS的神經(jīng)炎癥，這有助于清除脂滴的積累。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)針對(duì)脂質(zhì)吞噬的神經(jīng)保護(hù)藥物提供了新的治療策略和理論基礎(chǔ)。
引言
多發(fā)性硬化癥（MS）是一種以中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）慢性炎癥、脫髓鞘和神經(jīng)退化為特征的自身免疫性疾病。臨床上，MS表現(xiàn)為多個(gè)病灶的發(fā)展，導(dǎo)致不可逆的神經(jīng)功能缺陷，嚴(yán)重影響患者的身體功能和生活質(zhì)量。盡管MS的確切病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，但已知在遺傳易感個(gè)體中，多種環(huán)境因素的相互作用會(huì)觸發(fā)針對(duì)髓鞘的異常自身免疫反應(yīng)，這是其關(guān)鍵的病理機(jī)制（Filippi等人，2018年）。雖然現(xiàn)有療法可以暫時(shí)抑制自身免疫活性并改善早期至中期MS患者的臨床結(jié)局，但它們?nèi)詿o法修復(fù)現(xiàn)有的神經(jīng)損傷（Tintore等人，2019年）。因此，迫切需要更安全、更有效的治療策略來實(shí)現(xiàn)這種復(fù)雜疾病的神經(jīng)保護(hù)和修復(fù)。
大腦具有獨(dú)特的脂質(zhì)組成，主要包括磷脂、膽固醇、鞘脂和其他成分，這些成分對(duì)維持結(jié)構(gòu)完整性、功能活性、神經(jīng)保護(hù)和代謝過程至關(guān)重要（Yoon等人，2022年）。近年來，脂質(zhì)代謝紊亂在MS發(fā)病機(jī)制中的作用受到了越來越多的關(guān)注。早期臨床研究發(fā)現(xiàn)，MS患者的血清和腦脊液（CSF）中存在顯著的脂質(zhì)譜異常（“脂質(zhì)與多發(fā)性硬化癥”，1990年），特定脂質(zhì)水平的改變與病灶活動(dòng)和神經(jīng)功能障礙的嚴(yán)重程度密切相關(guān)（Broos等人，2023年；Zhang等人，2019年）。這種代謝紊亂通常涉及病理性的脂質(zhì)積累和脂滴（LDs）的形成。作為主要的細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞器，脂滴現(xiàn)在被認(rèn)為是MS病理的重要貢獻(xiàn)者。MS患者的小膠質(zhì)細(xì)胞中含有豐富的可識(shí)別髓鞘片段和脂滴——這一特征在所有病灶中普遍存在（Lee等人，1990年；Marschallinger等人，2020年）。成分分析顯示，小膠質(zhì)細(xì)胞中的脂滴主要由磷脂組成，其次是甘油脂和膽固醇酯（Marschallinger等人，2020年），這使它們成為神經(jīng)炎癥的結(jié)構(gòu)標(biāo)志（Bozza和Viola，2010年）。
脂滴的清除主要通過兩條途徑實(shí)現(xiàn)：脂解和脂質(zhì)吞噬。后者是一種選擇性的自噬過程，其中自噬體包裹脂滴，隨后與溶酶體融合，由溶酶體酸脂酶和其他水解酶進(jìn)行降解。大量證據(jù)表明，自噬功能障礙與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的病理性脂滴積累有關(guān)，包括糖尿病相關(guān)的認(rèn)知障礙（Li等人，無日期）、中風(fēng)（Pan等人，2024年）、Troyer綜合征（Chung等人，2023年）和阿爾茨海默病（Haney等人，2024年；Xu等人，2021年）。然而，關(guān)于MS及其經(jīng)典動(dòng)物模型——實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）中的脂質(zhì)吞噬的研究仍然有限。因此，闡明調(diào)節(jié)MS/EAE中小膠質(zhì)細(xì)胞脂滴積累的自噬調(diào)節(jié)策略以及識(shí)別潛在的治療劑具有重要的科學(xué)和臨床意義。
黃芪多糖（APS）是傳統(tǒng)中藥黃芪的主要活性成分，現(xiàn)代藥理學(xué)研究證實(shí)了其多種生物活性，包括抗炎、免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)保護(hù)作用，顯示出在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中改善神經(jīng)功能的潛在治療價(jià)值（Ye等人，2021年）。我們之前的研究表明，APS能有效緩解EAE小鼠的神經(jīng)功能缺陷并減輕神經(jīng)炎癥（Ma等人，2024年；Zhao等人，2024年）。值得注意的是，我們發(fā)現(xiàn)APS在該模型中促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞從促炎M1表型向抗炎M2表型的極化（Liu等人，2021年）。這些發(fā)現(xiàn)直接表明APS在調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥中的作用，也是本研究利用EAE小鼠模型深入探討APS調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥機(jī)制的關(guān)鍵依據(jù)。
本研究闡明了小膠質(zhì)細(xì)胞脂滴積累在MS/EAE發(fā)病機(jī)制中的病理意義，并評(píng)估了APS對(duì)此過程的調(diào)節(jié)能力。關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)表明，MS患者存在脂質(zhì)代謝紊亂，異常脂滴的形成是重要的病理特征。APS可以顯著增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞的自噬通量，從而減少脂滴積累，減輕神經(jīng)炎癥，并改善EAE的進(jìn)展。這些結(jié)果不僅為APS在MS治療中的應(yīng)用提供了新的機(jī)制見解，還提出了以小膠質(zhì)細(xì)胞脂滴為靶點(diǎn)的治療策略，為MS治療提供了新的可能性。
數(shù)據(jù)收集
用于MR分析的數(shù)據(jù)來源于公開的GWAS。MS的匯總統(tǒng)計(jì)信息來自國際多發(fā)性硬化癥遺傳學(xué)聯(lián)盟，該聯(lián)盟進(jìn)行了包含225,803名歐洲人的GWAS（病例數(shù)Ncase = 47,429，對(duì)照組Ncontrol = 68,374）（國際多發(fā)性硬化癥遺傳學(xué)聯(lián)盟，2019年）。338種CFS代謝物的匯總統(tǒng)計(jì)信息來自GWAS目錄（訪問編號(hào)：GCST90025999至GCST90026335）（Panyard等人，2021年）。
MS患者表現(xiàn)出顯著的脂質(zhì)代謝紊亂和異常脂滴積累可能是關(guān)鍵的病理特征
我們從GEO數(shù)據(jù)庫中檢索了GSE135511微陣列數(shù)據(jù)集（Magliozzi等人，2019年）。主成分分析顯示CGM、GML和NAGM組之間存在顯著分離，為后續(xù)的差異表達(dá)分析提供了支持（圖S2 A）。使用R語言中的Limma包，我們識(shí)別了與脂質(zhì)代謝相關(guān)的差異表達(dá)基因（DEGs）。比較分析發(fā)現(xiàn)，在GML組中有193個(gè)DEGs（91個(gè)上調(diào)，102個(gè)下調(diào)）與CGM組相比
討論
本研究首先將GEO數(shù)據(jù)庫的差異基因表達(dá)分析與GWAS數(shù)據(jù)的MR分析相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)MS患者存在顯著的脂質(zhì)代謝紊亂。異常脂滴積累被確定為潛在的關(guān)鍵病理特征。隨后，我們進(jìn)行了一系列體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，以研究APS在EAE模型中的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制。我們的結(jié)果表明，小膠質(zhì)細(xì)胞脂滴積累是核心
作者貢獻(xiàn)
王曉涵設(shè)計(jì)了研究，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)并準(zhǔn)備了手稿的初稿。肖曦、陳玉欣和盧奇進(jìn)完成了一部分實(shí)驗(yàn)并協(xié)助數(shù)據(jù)分析。馬金云、丁桂清和王圓華提供了關(guān)鍵修訂并編輯了手稿。程曉東監(jiān)督了研究并修訂了手稿。所有作者都閱讀并批準(zhǔn)了最終手稿。
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
王曉涵：撰寫——原始草稿，研究，概念化。肖曦：研究，數(shù)據(jù)管理。陳玉欣：研究，數(shù)據(jù)管理。盧奇進(jìn)：研究，數(shù)據(jù)管理。馬金云：撰寫——審閱與編輯。王圓華：撰寫——審閱與編輯。丁桂清：撰寫——審閱與編輯。程曉東：監(jiān)督。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會(huì)影響本文報(bào)道工作的財(cái)務(wù)利益或個(gè)人關(guān)系。
致謝
不適用。
資助信息
本研究得到了國家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)81973543）和上海市自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)24ZR1467200）的支持。
數(shù)據(jù)可用性
本研究的數(shù)據(jù)可向相應(yīng)作者提出合理請(qǐng)求后獲取。
倫理批準(zhǔn)和參與同意
本研究中的所有實(shí)驗(yàn)均遵循岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院的倫理規(guī)定（倫理編號(hào)：YYLAC-2023-191）。
