泡沫状小胶质细胞将氧化脂质与多发性硬化疾病进展联系起来

Foamy microglia link oxylipins to disease progression in multiple sclerosis

作者信息Daan van der Vliet, Xinyu Di, Tatiana M Shamorkina, Claire Coulon-Bainier, Anto Pavlovic, Iris A C M van der Vliet, Yingyu Zeng, Will Macnair, Noëlle van Egmond, J Q Alida Chen, Aletta M R van den Bosch, Hendrik J Engelenburg, Dennis Wever, Matthew R J Mason, Wouter P F Driever, Berend Gagestein, Elise Dusseldorp, Marco van Eijk, Uwe Grether, Netherlands Brain Bank, Amy C Harms, Thomas Hankemeier, Ludovic Collin, Albert J R Heck, Inge Huitinga, Mario van der Stelt, Aletta M R van den Bosch, Mignon de Goeij, Annemieke J M Rozemuller
PMID42168651
发布时间2026-07
DOI10.1038/s41593-026-02302-3

实验完整度

高

整合人类死后MS病变的脂质组学、转录组学、蛋白质组学、化学蛋白质组学和组织学分析,并在小鼠脱髓鞘模型中进行功能验证(MAGL抑制),涵盖体外分子机制和体内疗效。

主要模型

人类死后MS白质病变(包括活动性、混合活动性/非活动性、非活动性和再髓鞘化病变) LPC诱导的小鼠脊髓局灶性脱髓鞘模型 C57BL/6JRj小鼠

重点核对

人类样本:28例继发进展型MS和10例对照,共110个白质样本,58个病变 LPC注射剂量:1% LPC(Sigma, L4129)1 μl注射至小鼠脊髓T10-T12 MAGL抑制剂RO7232432(MAGLi-432)剂量:5 mg/kg,每日腹腔注射,从LPC注射后第2天开始 ABPP使用FP-biotin和THL-biotin探针,浓度为10 μM 统计阈值:FDR<10%(BH校正)

摘要

多发性硬化(MS)是一种慢性神经炎症性疾病,其中脱髓鞘白质病变不断积累和扩展,导致不可逆的残疾。在这里,我们确定了与继发进展型MS病变扩展相关的泡沫状GPNMB+小胶质细胞/巨噬细胞的独特群体。通过对人类死后MS病变进行整合的脂质组学、转录组学、蛋白质组学、化学蛋白质组学和组织学分析,我们发现含有泡沫状小胶质细胞/巨噬细胞的病变表现出脂质代谢紊乱、溶酶体应激以及吞噬作用和抗原呈递相关标志物的升高,但没有经典的促炎特征。这些病变富含氧化脂质、双单酰甘油磷酸和胆固醇酯,并与B细胞浸润和IgG1增加相关。单酰甘油脂肪酶(MAGL),一种在含有泡沫状小胶质细胞/巨噬细胞的病变中富集的脂质代谢酶,成为潜在的治疗靶点。在脱髓鞘小鼠模型中,抑制MAGL促进了病变恢复并减少了小胶质细胞增生。最后,脑脊液中的氧化脂质与泡沫状病变的比例相关,提示了进展的潜在生物标志物。我们的发现提示脂质代谢紊乱在慢性MS病理中起作用,并提示泡沫状小胶质细胞/巨噬细胞是进行性疾病值得关注的细胞类型。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
泡沫状小胶质细胞/巨噬细胞是否与多发性硬化的疾病进展相关,其分子机制和治疗靶点是什么?
核心机制
泡沫状GPNMB+小胶质细胞/巨噬细胞表现出脂质代谢紊乱(胆固醇酯、BMP和氧化脂质积累)、溶酶体应激和持续的吞噬作用,但缺乏经典促炎特征;MAGL在病变中高活性,通过水解2-AG产生花生四烯酸,进而生成氧化脂质,促进神经炎症和病变持续。
主要证据
人类MS病变的多组学分析显示,泡沫状病变富集氧化脂质和脂质代谢相关基因/蛋白;MAGL活性在泡沫状ML中显著升高(约4倍);在LPC诱导的脱髓鞘模型中,MAGL抑制可减少小胶质细胞增生、脂质积累,并促进髓鞘碎片清除和病变恢复。
研究意义
研究提示靶向MAGL或脂质代谢可能成为改善进行性MS病变恢复的疾病修饰策略,并为患者分层和监测治疗反应提供潜在生物标志物(如CSF氧化脂质)。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

人类MS病变的组织学分类与泡沫状形态鉴定

根据小胶质细胞/巨噬细胞形态(泡沫状 vs 非泡沫状)对活动性(AL)和混合活动性/非活动性(ML)病变进行亚分类,并评估其与临床进展的关联。

从28例SPMS和10例对照的110个白质样本中,对58个病变进行PLP1、HLA-DR/DQ/DP、GFAP、CD79A、CD3染色,定义泡沫状细胞为HLA+且具有空泡细胞质的细胞,并统计其比例;将病变比例与EDSS6/8时间、疾病持续时间等临床参数进行关联分析。

2

脂质组学分析病变脂质谱

检测不同病变类型的脂质组成,特别是泡沫状病变是否具有独特的脂质谱。

使用靶向LC-MS/MS对100个病变/正常样本进行脂质组学分析,检测712种脂质,并量化差异丰度脂质;用Oil Red O染色验证中性脂质积累。

3

转录组学和蛋白质组学分析分子特征

鉴定泡沫状病变的基因表达和蛋白质特征,并确定驱动泡沫表型的生物网络。

对105个样本进行bulk RNA-seq,对100个样本进行蛋白质组学;使用WGCNA鉴定基因模块,通过蛋白质水平验证关键模块;进行单核RNA-seq数据反卷积和基因集变异分析评估细胞类型和微胶质细胞状态。

4

多组学整合(MOFA)关联分子轴与疾病进展

整合脂质组学、转录组学和蛋白质组学,识别与泡沫状病变和疾病进展相关的潜在分子轴。

使用MOFA进行多组学因子分析,获得7个因子;因子3与泡沫状病变、CE、BMP、氧化脂质、IgG1、C1QC、FCGR2B等相关,并与疾病进展(EDSS6/8时间更短)显著关联;进行Slingshot伪时间轨迹分析。

5

ABPP鉴定活性酶并靶向MAGL验证

鉴定泡沫状病变中活性升高的酶,特别是与脂质代谢相关的酶,并验证MAGL作为潜在治疗靶点。

使用氟膦酸盐和β-内酯探针进行ABPP,鉴定97种活性水解酶;MAGL活性在泡沫状ML中显著升高;通过RNAscope验证MGLL在泡沫状病变中的表达;使用LEI-463-Cy5荧光探针可视化MAGL活性;在LPC诱导的脱髓鞘小鼠模型中,从LPC注射后第2天开始每天给予MAGL抑制剂RO7232432(5 mg/kg),评估病变恢复。

6

CSF氧化脂质与泡沫状病变关联分析

评估脑脊液(CSF)中氧化脂质水平是否与脑内泡沫状病变比例相关,探索作为疾病进展生物标志物的可能性。

对同一队列的CSF样本进行脂质组学分析(仅信号脂质平台),测量氧化脂质和前列腺素水平,并将其与供体脑中泡沫状病变比例进行关联分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
一抗:GFAP (D1F4Q)Cell Signaling Technology--
一抗:CD79A (M705001-2)DAKO--
一抗:CD3 (A0452)DAKO--
一抗:TBXAS1 (160715)Cayman Chemical--
DAKO REAL EnVision 试剂盒 (K500711-2)DAKO--
Entellan 封片剂 (1079600500)Merck Millipore--
盖玻片 (CLS2975245)Corning--
一抗:HLA-DR/DQ/DP (M0775)DAKO--
一抗:PLP (克隆 plpc1; MCA839G)Bio-Rad--
一抗:GPNMB (E4D7P)Cell Signaling Technology--
一抗:LAMP1 (ab24170)Abcam--
一抗:PLIN2 (GP40)Progen Biotechnik--
二抗:驴抗IgG (H+L)Jackson Immuno--
DAPISigma--
Mowiol 4-88----
DABCO----
油红O粉末Sigma--
RNAscope探针(靶向MGLL和CD68)Advanced Cell Diagnostics, Bio-Techne--
RNAscope双链检测试剂盒Advanced Cell Diagnostics--
Cell Conditioning 1 (950-124)Roche--
VectaMount封片剂Vector Laboratories--
LEI-463-Cy5----
苯佐那酶----
Bradford蛋白浓度测定试剂盒Bio-Rad--
胰蛋白酶Promega--
LysC内切酶Wako--
EvoSep StageTips (EV2018)EvoSep--
EvoSep One液相色谱系统EvoSep--
Exploris 480质谱仪Thermo Fisher Scientific--
EvoSep分析柱 (EV-1106)EvoSep--
人Luminex Discovery检测试剂盒 (LXSAHM-26)R&D Systems--
FLEXMAP 3DLuminex--
Trisure试剂 (BIO-38032)Bioline--
氯仿----
RNAeasy柱QIAgen--
脱氧核糖核酸酶----
Denovix DS-11分光光度计Denovix--
NovaSeq 6000测序仪Illumina--
正丁醇----
甲酸铵----
Next Advance Bullet BlenderNext Advance--
SpeedVac真空浓缩仪Thermo Fisher Scientific--
FP-生物素----
THL-生物素----
链霉亲和素琼脂糖珠 (20361)Thermo Fisher Scientific--
对照琼脂糖珠 (26150)Thermo Fisher Scientific--
Oasis C18板Waters--
QExactive HF液相色谱-串联质谱仪Thermo Fisher Scientific--
L-α-溶血磷脂酰胆碱 (L4129)Sigma--
RO7232432 (MAGLi-432)F. Hoffmann-La Roche--
异氟烷----
利多卡因----
布比卡因----
美洛昔康----
Prolene缝合线 (6-0)----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
人类样本收集
供体数量、诊断、死后延迟、CSF pH、样本类型(WM病变或对照)
阅读提示:Methods: Human brain tissue
病变分类
病变亚型定义(AL、ML、IL、RL)及泡沫状/非泡沫状形态判定标准
阅读提示:Methods: Lesion characterization and definitions
脂质组学
样本数量(100个)、脂质种类(712种)、LC-MS/MS平台、数据处理(limma)
阅读提示:Methods: Lipidomics sample preparation; Supplementary Methods
RNA-seq
样本数量(105个)、测序平台(NovaSeq 6000)、比对和差异表达方法(edgeR, voom, limma)
阅读提示:Methods: RNA-seq and analysis
蛋白质组学
样本数量(100个)、LC-MS/MS设置(EvoSep One, Exploris 480)、数据分析(DIA-NN)
阅读提示:Methods: Proteomics sample preparation; LC-MS/MS analysis proteomics
ABPP
探针(FP-biotin, THL-biotin)浓度、样本数量(105个)、数据处理(MaxQuant)
阅读提示:Methods: Chemical proteomics (ABPP) sample preparation; Data analysis ABPP
细胞因子分析
检测试剂盒(LXSAHM-26)、样本处理(25 μl 1 mg/ml裂解液)、检测平台(FLEXMAP 3D)
阅读提示:Methods: Cytokine profiling
LPC小鼠模型
小鼠品系(C57BL/6JRj)、年龄(14周)、LPC浓度(1%)、注射体积(1 μl)、注射部位(T10-T12)、术后镇痛
阅读提示:Methods: LPC spinal cord injection in mice; Extended Data Fig. 10
MAGL抑制治疗
MAGL抑制剂(RO7232432)剂量(5 mg/kg)、给药途径(腹腔)、开始时间(LPC后第2天)、持续时间
阅读提示:Methods: RO7232432 treatment
CSF脂质组学
CSF样本体积(300 μl)、内标添加、信号脂质平台(氧化脂质和前列腺素)
阅读提示:Methods: CSF lipidomics