来源： Wiley开放科研
小胶质细胞与脑卒中后炎症密切相关，从而影响神经系统。小胶质细胞中的脂质滴（LD）堆积导致老年大脑功能失调和促炎状态，并加剧恶化神经炎症和神经退行性疾病的结果。然而，富含LD的小胶质细胞（LDRM）在脑卒中的作用尚不清楚。
2024年9月9日，德国哥廷根大学的Thorsten R. Doeppner课题组在Advanced Science 在线发表了题为“Dynamic Brain Lipid Profiles Modulate Microglial Lipid Droplet Accumulation and Inflammation Under Ischemic Conditions in Mice”的研究论文，研究人员利用体外和体内脑卒中模型，研究了不同脑卒中后脑区小胶质细胞脂滴的累积模式及其相应的炎症信号通路。发现小胶质细胞脂质滴的时空动态改变与脑卒中后不同脑区的小胶质细胞表型之间存在相互作用。暴露于缺氧或脑卒中后，小胶质细胞脂质滴积累增强，PLIN2表达升高，从而使此类富含脂质滴的小胶质细胞表现出高水平的TNF-α、IL-6和IL-1β以及促炎表型，并表达不同的脂质代谢相关基因。这些缺血后的改变导致了脑组织脂质谱具有空间和时间动态特征的独特变化，其中，胆固醇酯和三酰甘油水平的变化进一步加剧了缺血后的炎症反应。本研究揭示了缺血条件下小胶质细胞脂质谱和脂质聚集模式的动态变化，阐明了小胶质细胞表型和功能之间的相互关系，这对脑损伤的发生发展具有重要意义。
中枢神经系统（CNS）的缺血性损伤会因氧气和营养供应不足而导致急性功能障碍，从而引发兴奋性细胞毒性死亡、活性氧物质（ROS）水平上升以及神经炎症信号级联反应的激活。尽管炎症本身可能有助于脑卒中后的组织再生，但过度的炎症反应反而会导致缺血后的急性组织损伤。其中，作为中枢神经系统驻留固有免疫细胞的小胶质细胞在脑卒中后炎症反应中作为效应器和调节剂发挥着关键作用，不过其确切作用仍不明确。本研究使用成熟的啮齿动物脑卒中模型，重点分析了小胶质细胞的时空激活状态改变以反映缺血性脑卒中病变的进展。小胶质细胞的激活在脑缺血再灌注损伤中起着关键作用。已有研究表明，小胶质细胞内溶酶体中胆固醇的积累显著增加了炎症活性，并延缓了中枢神经系统脱髓鞘、变性和缺血模型中的组织再生。在对老年脑的研究中，这些小胶质细胞被称为富含脂质滴的小胶质细胞（LDRM）。它们的特征是脂质异常积累、吞噬作用受损、线粒体功能异常以及ROS水平升高。然而，其潜在的确切机制仍知之甚少。
因此，研究人员分析了在体外和体内脑卒中条件下，小胶质细胞中与脂质代谢相关的变化和脂质滴（LD）的形成所产生的影响。体外实验中，在培养的小胶质细胞中采用了三种模型以研究LD的生成：直接缺氧/葡萄糖剥夺（OGD）模型（暴露于缺氧环境）、间接OGD模型（将小胶质细胞孵育于OGD处理的神经元条件培养基中，即OGD-CM）以及LPS炎症模型。结果表明，缺氧暴露显著诱导了Iba1阳性小胶质细胞中的脂滴积累，且脂滴的积累程度依赖于缺氧时间，在缺氧24小时后达到峰值。与缺氧处理相似，LPS或OGD-CM的孵育同样诱发了脂滴的积累。与对照组相比，脂滴相关蛋白PLIN2在缺氧和LPS刺激下的表达显著上调，IL-1β的表达也同样上调。体内模型采用了MACO脑卒中模型，MCAO导致的脑缺血在脑卒中后第3至第7天内，损伤侧的大脑皮层和皮层下区域中，Iba1阳性的小胶质细胞数量显著增加，并伴随脂滴的积累。随后，研究人员利用多种组织学标记物和不同的流式细胞术方法对小胶质细胞进行了进一步的表征。同时分析了MCAO后不同时间点小胶质细胞中PLIN2和促炎细胞因子IL-1β的蛋白表达水平。结果表明，在缺血损伤部位，PLIN2和IL-1β的表达水平在中风后逐步上升，并于第7天达到峰值，随后在缺血后第14天逐渐下降。
研究人员设计了一个神经元-小胶质细胞共培养系统以评估LDRM在缺氧条件下对神经元生存的影响，通过MTT实验、LDH细胞毒性释放实验、LIVE/DEAD形态学分析以及TUNEL凋亡检测表明，小胶质细胞LD的积累可能会在缺氧条件下影响神经元的生存。为进一步探讨小胶质细胞在缺氧条件下脂滴形成是否与炎症激活有关，研究人员进行了ELISA检测小胶质细胞中促炎和抗炎因子的水平，并分析了缺血后脂质代谢相关基因和炎症相关基因的差异表达，以及免疫荧光和Western Blot，结果表明，脂滴形成及脂质代谢相关基因的变化可能通过调节小胶质细胞的表型和激活状态，进而影响缺氧条件下小胶质细胞的功能。
为了进一步调查体内缺血后大脑病变不同区域的LDRM形成与小胶质激活状态之间的联系，并分离脑卒中后脂质谱的空间和时间模式，将其与转录模式进行关联。研究人员可视化了不同时间点脑卒中后不同脑区脂质成分的变化，结果发现，不同的梗死区域表现出不同的脂质模式，尤其是在缺血后7天，胆固醇酯（CE）和三酰甘油（TAG）在损伤核心区域显著升高，该区域的小胶质细胞呈现促炎性表型，且炎症因子的水平明显高于损伤边缘区域。
本研究通过聚焦于通过最先进的脂质组学分析特定脑区的脂质谱、小胶质细胞表型转变以及炎症信号通路，发现了在缺血性中风的病理进展过程中，神经炎症伴随脂质谱的变化，而特定的脂质种类可能参与调节炎症过程中的小胶质细胞功能。该研究强调了脂质代谢稳态在中风条件下炎症调控中的重要性。然而，脂质代谢与炎症之间的具体下游信号通路仍需进一步明确，因此在临床转化之前需要更多的研究探索。
