IF=18.1【客户文章】少突胶质细胞如何参与帕金森病理？广医一院徐评议/张文龙/黄树宣团队揭示IL-33–ST2轴新机制

1. 单细胞与空间多组学图谱：A53T帕金森病小鼠脑内少突胶质细胞扩增

研究者以6月龄、12月龄人源SNCA^A53T转基因小鼠[2]和12月龄C57BL/6J野生型（WT）小鼠为对象，在同一组织背景下同步开展snRNA-seq、Stereo-seq空间转录组与AFADESI-MSI空间代谢组分析（图1a）。差异基因显著富集于氧化磷酸化、铁死亡与溶酶体功能等PD经典相关通路，同时涉及突触囊泡循环、糖鞘脂生物合成、谷氨酸代谢等少突胶质细胞相关功能与代谢通路。其中，A53T-12M组整体少突胶质细胞数量显著增加，成熟髓鞘标志物Mbp、Mobp表达上调。

图1 单细胞与空间多组学研究设计及少突胶质细胞改变

2. 鉴定疾病相关少突胶质细胞（DOL）亚群：Il33为共有标志，Kirrel3为DOL1特异

对少突胶质细胞进一步亚群分析，得到10个亚群（OL6、OL8为未成熟亚型）。其中DOL1与DOL2两个成熟少突胶质亚群在A53T-12M组中占比最高，被命名为疾病相关少突胶质细胞（disease-associated oligodendrocytes，DOL）；两个亚群均显著上调Il33，其中DOL1以Kirrel3为特异性标志，DOL2特征性高表达Apod、Shroom3。GSVA分析显示，PD、阿尔茨海默病与亨廷顿病等神经退行性通路在DOL中显著激活，甘油磷脂代谢下调。借助Allen脑细胞图谱（Allen Brain Cell–Whole Mouse Brain atlas）进行锚定整合与标签迁移，DOL1与DOL2在中脑等多个脑区均被稳定识别，提示该转录特征在小鼠脑内具有保守性。 

图2 少突胶质细胞亚群分型及DOL1/DOL2在A53T小鼠中的扩增

3. 少突胶质细胞IL-33-小胶质细胞ST2轴限制α-突触核蛋白病理：小鼠、人脑与脑脊液验证

为判断疾病相关少突胶质细胞的状态是原发性改变还是继发性反应，研究者在两种独立模型中开展免疫荧光共定位分析。在A53T小鼠SN/VTA区，IL-33⁺OLIG2⁺与KIRREL3⁺OLIG2⁺细胞占OLIG2⁺细胞的比例随病程递增；在AAV介导神经元过表达α-syn的野生型小鼠中，IL-33⁺少突胶质细胞自注射后1个月起即持续显著升高；KIRREL3⁺少突胶质细胞自注射后2个月才出现显著升高，并持续至12个月。野生型小鼠并无遗传易感背景，这些改变在α-syn过表达之后逐步出现，提示DOL更可能是对突触核蛋白病理的反应性结果，而非导致疾病的原因。 

图3 A53T与AAV-α-syn两种模型中IL-33⁺/KIRREL3⁺少突胶质细胞的进行性扩增

这一结论得到了跨物种验证的支持：尸检结果显示，PD患者中脑黑质内KIRREL3⁺OLIG2⁺与IL-33⁺OLIG2⁺少突胶质细胞均显著多于健康对照，ST2⁺小胶质细胞同样增多；患者脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）中IL-33与ST2浓度亦显著升高，提示该少突胶质-小胶质细胞信号轴在人类PD中系统性激活，脑脊液中的IL-33与ST2有潜力作为反映中枢神经炎症的候选体液生物标志物。功能层面，通过病毒特异性敲低少突胶质细胞Il33后，小胶质细胞ST2表达下降、不溶性α-syn负荷增加、运动表现变差；向黑质内补充重组IL-33蛋白则产生相反的效应，可减轻α-syn病理、改善运动功能。不溶性α-syn负荷、小胶质细胞ST2表达与吞噬状态、运动行为三项独立指标，在IL-33 敲低与补充的双向干预中均呈反向变化，验证了少突胶质细胞来源的IL-33通过小胶质细胞ST2受体，发挥抑制α-syn病理的功能。

4. 空间代谢组锁定黑质/腹侧被盖区（SN/VTA）脂质与谷氨酸代谢紊乱

AFADESI-MSI空间代谢组在正、负离子模式下均可将A53T-12M、A53T-6M与WT-12M三组代谢谱清晰区分，且改变呈明显的区域特异性。在SN/VTA与中脑，二酰甘油DG(42:5)与己糖基神经酰胺（hexosylceramide，HexCer，暂无法区分葡萄糖/半乳糖神经酰胺异构体）显著改变，提示脂质信号与神经递质代谢紊乱；甘油磷脂代谢在SN/VTA显著下调，伴随磷脂酰乙醇-胺（phosphatidylethanolamine，PE）、磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol，PG）及甘油磷酸甘油（GPG）等多种膜磷脂水平下降，与α-syn易在膜脂异常时发生错误折叠和聚集的假说一致。通路水平的GSVA富集则显示，酪氨酸代谢、鞘脂代谢、多巴胺能突触、自噬与铁死亡相关通路在A53T小鼠多个脑区被同步扰动。

多组学整合进一步发现，A53T-12M对WT-12M、A53T-12M对A53T-6M两组比较共有96种差异代谢物，其中L-谷氨酸、胆碱、柠檬酸、磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine，PC）、HexCer与辅酶Q9（coenzyme Q9）等在两个比较组中均发生显著改变，整体指向神经递质传递、膜完整性与线粒体功能三个层面的功能紊乱。基于KEGG Markup Language的代谢物—基因网络将L-谷氨酸定位为连接谷氨酸能突触传递、氧化应激、铁死亡与脂代谢的核心节点，Snca、Ubb、Cox8a等基因亦被纳入该网络。作者强调，上述结论源自测序与代谢数据的相关性分析，尚不能等同于因果机制，需要进一步实验验证。 

图4 SN/VTA区以谷氨酸为核心的免疫代谢网络

该研究构建了A53T小鼠PD模型的空间分辨多组学图谱，发现两类DOL亚群，均高表达IL-33，其中DOL1亚群特异性高表达KIRREL3，功能验证了少突胶质细胞IL-33–ST2轴可调控小胶质细胞对α-syn的吞噬与清除，为“少突胶质细胞—神经炎症—代谢”三者的整合提供了新的切入点，也为帕金森病的胶质细胞靶向治疗提供了潜在靶点。

本研究仍存在几点局限：一是每组样本量有限，可能未能完全捕捉少突胶质细胞的转录异质性；二是A53T转基因模型由外源启动子驱动α-syn表达，病理表型与人类疾病存在差异，结论仍需更多模型与人脑样本验证；三是空间代谢组暂无法区分部分脂质同分异构体，注释需后续靶向质谱确认；四是仅纳入雄性小鼠，结论外推至雌性群体需谨慎。

今后在临床研究方面，可在携带SNCA-A53T等致病突变的高危人群中开展纵向研究，检验区域特异性代谢改变能否预测病程或充当标志物，并在更大规模、不同类型的人脑样本中验证DOL标志物（IL-33、KIRREL3）的诊断与治疗转化价值。

特别感谢编辑部与参与本研究双盲评审的匿名审稿人，其修改意见弥补了初版稿件的诸多不足。