J Neuroinflammation｜复旦汪军/王彦青团队揭示小胶质细胞AhR受体调控吞噬作用改善脱髓鞘损伤中的机制

撰文︱王雨萌

审阅︱汪   军，王彦青

责编︱王思珍，方以一

多发性硬化症（Multiple Sclerosis，MS）是一种中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）炎性脱髓鞘疾病[1]。髓鞘脱失会影响正常轴突功能，从而导致机体功能障碍[2, 3]。髓鞘再生是指缺失髓鞘包绕的轴突重新被髓鞘包饶，恢复神经传导，促进髓鞘修复是治疗MS等脱髓鞘疾病的重要策略[4]。然而，目前临床上尚无批准的有效促进髓鞘再生的疗法。因此当脱髓鞘发生后，寻找能够促进髓鞘再生的潜在靶点具有重要意义。小胶质细胞是神经系统疾病的关键参与者[5]。研究表明，小胶质细胞在脱髓鞘疾病中能够促进髓鞘再生[6, 7]，但其机制尚未完全阐明。芳香烃受体（Aryl hydrocarbon receptor，AhR）是一种响应环境变化的转录因子和细胞质受体[8]。AhR在CNS自身免疫性疾病的病理过程中发挥重要的免疫调节作用[9]。研究表明AhR作为免疫调节剂在MS动物模型中发挥重要作用[10, 11]，但AhR在MS脱髓鞘和髓鞘再生中的直接作用和机制则有待进一步探究。

2023年3月25日，复旦大学的汪军和王彦青课题组在Journal of Neuroinflammation上发表了题为“Microglial aryl hydrocarbon receptor enhances phagocytic function via SYK and promotes remyelination in the cuprizone mouse model of demyelination”的文章，揭示了环境感受器AhR在小胶质细胞吞噬功能及髓鞘再生中的重要作用，为包括MS在内的脱髓鞘疾病的治疗提供了有前景的靶点。

为了探究AhR是否参与CNS髓鞘再生，研究人员首先在Cuprizone脱髓鞘模型中探究AhR的表达情况。结果表明脱髓鞘损伤提高了小鼠胼胝体部位AhR的表达及转录活性。接下来研究人员给予AhR拮抗剂CH223191观察抑制AhR信号通路对髓鞘再生的影响（图1 A）。与Cuprizone模型组相比，给予CH223191后的小鼠运动协调能力障碍进一步加重（图1 C）。研究人员检测了小鼠胼胝体组织髓鞘碱性蛋白（myelin basic protein，MBP）的表达情况以评估髓鞘再生的程度。结果表明给予AhR拮抗剂后，MBP的蛋白水平进一步降低（图1 D-F），CC1⁺成熟少突胶质细胞数量减少（图1 G）。标记髓鞘的LFB染色显示给予CH223191的小鼠胼胝体部位出现更大面积的蓝染缺失（图1 H）。这些结果表明，阻断AhR信号通路加重模型小鼠运动协调能力障碍，抑制髓鞘再生（图1）。而激活AhR信号通路则可改善小鼠神经功能和髓鞘修复。这些结果表明，提示AhR信号通路在脱髓鞘损伤中具有保护效应。

图1. 抑制AhR加重脱髓鞘小鼠运动协调能力障碍并限制髓鞘再生

接下来研究人员采用免疫荧光双标染色技术对AhR进行细胞定位，结果显示，绝大多数的AhR都定位在小胶质细胞中（图2 A, B）。于是研究人员利用小胶质细胞条件性敲除AhR小鼠（Cx3cr1^CreERT2Ahr^fl/fl），结合Cuprizone脱髓鞘模型，发现小胶质细胞中AhR缺失明显抑制了脱髓鞘损伤后的髓鞘修复过程。表明小胶质细胞中的AhR在髓鞘修复中发挥重要作用。

图2. Cuprizone模型中胼胝体AhR主要定位于小胶质细胞

为了进一步阐明AhR影响髓鞘修复的作用机制，研究人员利用RNA-seq比较WT和CX3CR1-AhR^-/-小鼠在脱髓鞘前后的转录谱变化，发现小胶质细胞中AhR缺失导致吞噬作用相关基因诱导不足。小胶质细胞中AhR缺失会影响其清除髓鞘碎片，导致髓鞘碎片在损伤区域堆积（图3 A, B）。研究人员利用pHrodo检测原代小胶质细胞的吞噬功能，结果表明AhR缺失导致吞噬功能受损（图3 E-G），而激活AhR则能够提高吞噬能力（图3 H, I）。以上结果提示，AhR缺失损害小胶质细胞对髓鞘碎片的吞噬功能，导致髓鞘碎片无法及时清除，从而抑制髓鞘再生。

图3. 小胶质细胞中AhR缺失导致髓鞘碎片堆积和吞噬功能受损

接下来探究AhR作为转录因子能否直接调节吞噬相关基因的表达，研究人员利用ChIP-qPCR发现AhR与脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase, SYK）的启动子区域结合（图4 A），AhR激动剂I3S上调小胶质细胞中SYK的表达（图4 B-D）。这些结果表明AhR能够直接调节SYK的表达。脱髓鞘损伤提高了小鼠胼胝体部位SYK的表达（图4 E-G），且表达增加的SYK大多定位在小胶质细胞中（图4 H）。SYK在吞噬过程中起着关键作用[12]。研究人员利用流式细胞术检测HMC3细胞对pHrodo的吞噬摄取。抑制SYK后阻断了AhR对吞噬功能的调节作用，AhR激动剂无法逆转由SYK拮抗剂导致的细胞吞噬功能受损的情况（图4 I, J）。以上结果表明，SYK介导AhR对小胶质细胞吞噬功能的调节作用。

图4. 小胶质细胞中AhR通过调节SYK表达影响其吞噬功能（说明：图4编辑错用，正确图见原文图7）

图5. Graphical Abstract

文章结论与讨论，启发与展望

该研究利用药理学方法、条件性基因敲除的干预方法，结合结合行为学、分子生物学、组织病理学和转录组学等生物学方法，证实了小胶质细胞中的AhR受体在吞噬功能和髓鞘再生中的作用及分子机制（图5），为开发以AhR为靶点的治疗MS等脱髓鞘疾病的新药物提供了理论依据和重要参考。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s12974-023-02764-3

通讯作者：汪军（左四）、王彦青（右四）；第一作者：王雨萌（右三）。

（照片由汪军和王彦青团队提供）

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编辑︱王思珍
本文完