Nature：重大突破！首次发现大脑中一个星形胶质细胞亚群接受来自肠道细菌的信号对抗炎症

2021年1月27日讯/生物谷BIOON/---星形胶质细胞是中枢神经系统内最丰富的细胞类型，但它们的特征仍不甚明了。长期以来，科学家们一直认为星形胶质细胞的主要功能是为大脑中更为人密切关注的神经细胞提供营养和支持；然而，多年来，越来越多的证据表明，星形胶质细胞也可以促进神经退化、炎症和神经系统疾病。如今，在一项新的研究中，由来自美国布莱根妇女医院的研究人员领导的一个团队证实一种特定的星形胶质细胞亚群可以起到相反的作用：根据驻留在肠道中的细菌所调节的信号，在大脑内起到保护性的抗炎功能。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“Gut-licensed IFNγ+ NK cells drive LAMP1+TRAIL+ anti-inflammatory astrocytes”。

图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-020-03116-4。

论文通讯作者、布莱根妇女医院安-罗姆尼神经疾病中心Francisco Quintana博士说，“多年来，许多实验室，包括我的实验室，已经确定了星形胶质细胞在促进神经系统疾病方面的重要作用。这是我们首次证实至少这些细胞（星形胶质细胞）的一个亚群可以预防炎症。我们之前没有观察到到这一点的原因在于我们在研究这些细胞时把它们看作是一致的，即单一的细胞类型。但是如今我们有了区分这些细胞之间差异的分辨率。”

这些研究人员使用优化的基因和蛋白分析工具来鉴定新的星形胶质细胞亚群。分布在脑膜（包围大脑的膜）附近的星形胶质细胞群体表达一种叫做LAMP1的蛋白，以及一种叫做TRAIL的蛋白，后者可以诱导其他细胞的死亡。这些特征有助于LAMP1+TRAIL+星形胶质细胞通过诱导促进炎症的T细胞死亡来限制中枢神经系统炎症。

为了确定是什么机制控制了大脑中的LAMP1+TRAIL+星形胶质细胞，这些研究人员使用基因编辑工具CRISPR-Cas9进行了一系列测试。他们发现，一种名为干扰素γ的特殊信号分子可以调节TRAIL的表达。此外，他们还发现肠道微生物组会诱导干扰素γ在体内循环并最终到达脑膜的自然杀伤细胞（NK细胞）中表达，在那里，它们可以促进星形胶质细胞的抗炎活性。

了解驱动LAMP1+TRAIL+星形胶质细胞抗炎功能的机制，可能使得这些研究人员开发出对抗多发性硬化症等神经系统疾病的治疗方法。例如，他们正在探索可用于调节星形胶质细胞抗炎活性的益生菌候选物。此外，他们的近期数据显示，某些脑肿瘤利用这一途径来逃避人体的免疫反应。因此，他们正在开发癌症免疫疗法来报复肿瘤的攻击。

Quintana说，“找到肠道微生物组控制的星形胶质细胞抗炎亚群是我们对中枢神经系统炎症及其调节的理解的重要进展。这是肠道控制大脑炎症的一种非常新的机制。它指导了开发针对神经系统疾病的新疗法，我们相信这种机制可能有助于揭示脑肿瘤的发病机制。”

Quintana实验室在2016年发现了已知唯一一个受肠道微生物组调控的星形胶质细胞亚群，但是，这些研究人员认为可能还有其他的亚群。他说，“越来越清楚的是，肠道菌群在许多疾病中都很重要。我们很幸运，我们在鉴定星形胶质细胞的不同亚群和控制它们的机制方面一直处于领先地位。我们有其他星形胶质细胞群体的列表，我们正在努力研究肠道菌群如何控制它们。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1.Liliana M. Sanmarco et al. Gut-licensed IFNγ+ NK cells drive LAMP1+TRAIL+ anti-inflammatory astrocytes. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-020-03116-4.

2.Newly Discovered Subset of Brain Cells Fight Inflammation with Instructions from the Gut
https://www.brighamandwomens.org/about-bwh/newsroom/research-briefs-detail?id=3781