生理性老化和炎症引起的细胞衰老可能会导致多发性硬化中的少突胶质细胞功能障碍
背景介绍
在本文，研究作者们讨论了中枢神经系统（CNS）中所有细胞类型的衰老对其功能的影响以及这种影响在神经系统疾病（如多发性硬化症）中的作用。然而，这些年龄相关变化的分子机制及其对疾病的贡献，仍然知之甚少。作者们特别关注的是白质，在衰老大脑以及多发性硬化症（MS）等疾病中，髓鞘和轴突结的细微异常表明，负责维持髓鞘结构的少突胶质细胞在衰老和某些疾病中失去了维护合适髓鞘结构和潜在功能的能力。通过直接转化人类供体年龄组的少突胶质细胞（dchiol），研究分析了与年龄相关的变化。
来源与作者
这篇文章由Farina Windener等多位作者联合撰写，作者们分别来自德国Münster大学医院神经病理学研究所、加拿大Montreal神经学院和神经学及神经外科系、瑞典Karolinska学院和Karolinska大学医院。文章于2024年4月15日发表在”Acta Neuropathologica”杂志上，详细探讨了生理衰老和炎症引发的细胞衰老可能导致的少突胶质细胞功能障碍在多发性硬化症中的作用。
研究流程
本文描述了整个研究的详细流程，包括几个具体步骤，并利用不同年龄段的人类供体的直接转化少突胶质细胞(dchiol)进行实验。研究主要步骤如下：
细胞分离和培养
- 动物和人类组织样本: 研究使用了小鼠和人类组织样本。人类样本包括来自15名个体的前额皮层和皮质下白质样本，以及从18名个体中获得的纤维母细胞。此外，使用小鼠分离出的初级少突胶质前体细胞（OPC）来进行实验。
实验分析
- 转基因方法: 将人类纤维母细胞使用Sox10、Olig2和Nkx6.2编码区进行转基因转化，并通过puromycin选择。细胞分为年轻（胎儿到5个月）、成年人（22-32岁）和老年人（65-71岁）三个组，结果显示在所有年龄组中，25-35%的细胞表达O4，但MBP+成熟少突胶质细胞的比例随着供体年龄的增加而显著下降。
- 转录组和甲基组分析: 比较了成年和老年供体的转录组和甲基组，这表明少突胶质细胞线粒体功能下降，同时出现细胞衰老标志物增多现象。在转录组分析中发现了1324个差异表达基因，而这些基因在供体的转化细胞和已经发表的数据中次级重叠。
数据分析
- 抗体染色和FACS分选: 使用FACS对各种细胞进行分选，并进行免疫细胞化学染色（ICC）检测细胞的发育和功能状态，同时进行ROS和ATP检测等代谢测试。
- RNA测序和定量PCR（qPCR）: 使用RNA测序分析dchiol的转录组，同时利用qPCR进一步验证细胞衰老标志物的表达情况。
主要结果
不同年龄组dchiol的特性
研究发现: - 老年dchiol显示出显著的衰老表型，包括CDKN1A和CDKN2A等细胞衰老标志物的上调，ROS的增加，以及H3K9me3阳性细胞的比例下降。 - 尽管mtDNA的表达有所差异，但老年dchiol的最大呼吸量和备用容量相较于其它年龄组更高，这表明老年dchiol并没有表现出显著的线粒体功能障碍。 - 炎症环境、如与炎症相关的细胞因子，容易加剧这些老化标志物的表达。
结论与应用价值
研究表明，生理衰老与炎症引发的细胞衰老共同促进了炎症性脱髓鞘疾病如多发性硬化症中的少突胶质病变。这为进一步理解多发性硬化症中少突胶质细胞病理机制提供了新的视角。 - 科学价值: 提供了少突胶质细胞在衰老过程中的详细分子机制，为将来的研究方向提出了重要的基准。 - 应用价值: 提示我们通过药物或其他方法靶向干预这些衰老相关的分子机制可能有助于减缓多发性硬化症等疾病的病程。
研究亮点
- 本研究发现了少突胶质细胞的老化特性及其与炎症的关系，这是少有的使用人类细胞模型进行研究的成果。
- 发现了dchiol在炎症条件下显示出类似衰老的标志物，这为将来的多发性硬化症治疗提供了潜在的靶点。
其他有价值信息
本研究的成果也表明，直接将人纤维母细胞转化为少突胶质细胞的方法，是研究其他与年龄相关的疾病，如神经变性疾病的有效工具。
通过这些发现，本文为了解和解决多发性硬化症中的少突胶质细胞病变提供了新的见解，同时展示了先进实验技术在医学和生物学中的应用潜力。