2024/1/15 9:39:24 阅读：102 发布者：
以下文章来源于CellPress细胞科学 ，作者Cell Press
2023 年 12 月 12 日，来自美国纽约西奈山伊坎医学院马克和詹妮弗·利普舒尔茨精密免疫学研究所的科研人员在 Cell Press 细胞出版社旗下期刊 Immunity 在线发表了一篇题为 Circulating senescent myeloid cells infiltrate the brain and cause neurodegeneration in histiocytic disorders 的研究性论文，该文章利用造血细胞 MAPK 持续激活的 LCH 模型，发现了单核细胞来源的 CD11a+巨噬细胞在组织细胞疾病中诱导中枢神经退行性疾病的机制，并指出这种疾病可以通过抑制 MAPK 和抗衰老治疗来进行预防和治疗。
神经退行性疾病 (NDs) 以神经元功能的进行性丧失为特征，由于 ND 发病机制尚不完全清楚，因此针对 ND 的治疗发展缓慢。在大约 10% 的朗格汉斯细胞组织细胞增生症 (LCH) 患者中，会出现进行性、不可治愈的神经炎症 (LCH-ND)。LCH 是一种由造血祖细胞异常引起的炎性肿瘤疾病，造血祖细胞表达突变激活型丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK)，分化为衰老的单核吞噬细胞 (MNPs)，进而驱动病变形成。因此，LCH 是研究髓系造血细胞诱导神经炎症和神经变性的良好疾病模型。
LCH-ND 是 LCH 患者的一种致命性并发症，可在 LCH 治愈数年后出现。LCH-ND 的临床特征是小脑、基底神经节和脑干的进行性炎性病变，伴有相关的进行性神经系统临床表现，包括共济失调、构音障碍和辨距困难。LCH-ND 最初被认为是一种肿瘤性或自身免疫性疾病，因为在全身性 LCH 病变中通常观察到 CD207 +细胞的缺乏，并且在报道的病例组织活检中发现 T 细胞浸润。
多系统 LCH 是由早期造血祖细胞中发生的 MAPK 激活突变（最常见的是 BRAFV600e）引起的。BRAFV600E 是一个驱动突变，当在骨髓祖细胞中过表达时，它能再现 LCH 表型。并且，BRAFV600e 突变在早期造血前体诱导癌基因驱动的衰老程序，从而降低其增殖潜力。在这些细胞中，抗凋亡分子如 Bcl-xL 和衰老相关分泌蛋白 (SASP) 的表达支持存活，这些分子能够促进 BRAFV600e+造血祖细胞分化为衰老的 MNPs。
目前，系统性 LCH 与 LCH-ND 之间的关系尚不明确。研究表明，LCH-ND 和播散性 LCH、进行性或复发性全身性疾病、BRAFV600E 突变和颅底、垂体和脑实质病变之间存在关联。重要的是，在 LCH-ND 患者血液中发现了循环 BRAFV600E+外周血单个核细胞 (PBMC)，即使在没有活动性全身病变的情况下。此外，在 LCH-ND 患者的脑活检中检测到 BRAFV600E+髓细胞，证明在 LCH-ND 患者大脑中积累的致病性 MNPs 与外周 LCH 细胞相似，表现出衰老特征。因而，基于这些观察和 LCH- ND 的临床发现，作者假设 LCH- ND 起源于外周 LCH 病变克隆的造血前体，浸润髓细胞的衰老程序可能导致是 LCH-ND 患者脑损伤的成因。
首先，为了研究 LCH- ND 的潜在细胞决定因素，团队设计了表达 BRAFV600E 的转基因小鼠，BRAFV600E 是 LCH 中最常见的体细胞突变，在造血分化的不同阶段，囊括了 LCH 的关键特征。这项研究中，作者在骨髓中长期和短期造血干细胞 (HSC) 中表达的 Scl 基因启动子下强化了 BRAFV600E 突变，结果表明 BRAFV600E+ MNPs 是外周组织损伤的主要驱动因素。
为了探索 LCH-ND 是否也由循环 BRAFV600E+细胞驱动，研究人员使用了上述 LCH 模型，结果发现，除了系统性 LCH 病变外，在 BRAFV600EScl 小鼠的大脑中检测到 YFP 标记的 BRAFV600E 突变细胞，并随着时间的推移而增加。接下来，作者进一步将这些细胞定性为 cd11a +巨噬细胞，这是一种单核细胞来源的细胞群，能够浸润到脑部，与对照小鼠相比，BRAFV600EScl 小鼠 CD11a+巨噬细胞群体累积增加了 50 倍。此外，小鼠大脑中 YFP 标记细胞的百分比与外周血中报告细胞标记细胞的百分比显著相关。作者利用 HSC 细胞内 MAPK 激活的小鼠模型以及骨髓嵌合小鼠模型进一步证实了小鼠大脑中的 BRAFV600E+ CD11a+巨噬细胞来源于循环突变细胞，而不是局部出现（图 1）。
图 1 循环 BRAFV600E+髓细胞在 LCH 小鼠大脑中积累
为了进一步确定血源性 BRAFV600E+ CD11a+巨噬细胞的致病作用，研究人员从 LCH BRAFV600EScl 和对照 BRAFV600EScl 小鼠中获得纯化的 CD11a+巨噬细胞、外周血单核细胞和小胶质细胞，并对其进行了分析。使用来自一组小鼠大脑的 RNA 测序 (bulk RNA-seq)，研究人员比较了 BRAF wt Scl 和 BRAFV600E Scl 小鼠每个骨髓细胞亚群的 mRNA 转录组谱发现，与 BRAFV600E+野生型单核细胞和小胶质细胞相比，突变型 CD11a+巨噬细胞与野生型 CD11a+巨噬细胞的转录组学差异最为明显，这表明 BRAFV600E 诱导的 MAPK 通路激活实质上影响了 CD11a+巨噬细胞的分子表型。值得注意的是，来自 BRAFV600EScl 小鼠的单核细胞携带 BRAFV600E 突变，而来自 BRAFV600EScl 小鼠的小胶质细胞则没有。
作者通过测量野生型和 BRAFV600E 突变型 CD11a+巨噬细胞中经典衰老基因的表达，证实与野生型细胞相比，BRAFV600E Scl CD11a+巨噬细胞中衰老相关基因的表达显著上调。此外，BRAFV600E+ CD11a+巨噬细胞过度表达了几个整合素亚基，包括 Itga4，Itga5，Itga6 和 Itgb1，表明该整合素程序介导 BRAFV600E+ CD11a+巨噬细胞对脑组织的浸润。研究人员还将测序结果与数据库中 LCH-ND 病人数据进行对比，发现本研究中的小鼠基因转录谱变化与人类十分吻合（图 2）。
图 2 LCH 小鼠脑浸润的 BRAFV600E 突变细胞与人类 LCH-ND 具有相同的表型和转录特征
由于全身性炎症已被证明可以改变血脑屏障，并促进循环髓细胞外渗进入大脑，且衰老和全身性炎症是 LCH 的标志性特征，研究人员试图检测血脑屏障是否在多系统 LCH 小鼠中发生改变。结果表明，与野生型相比，BRAFV600EScl 小鼠血脑屏障渗漏增加，大脑中的促炎细胞因子显著升高。另外，为了评估血脑屏障破坏和 LCH 小鼠脑实质中炎症细胞因子和髓样细胞外渗增加的致病后果，研究人员使用一系列行为测试实验，发现 BRAFV600EScl 小鼠在大多数相关参数上比对照鼠表现更差，如休息时间的增加，总行进距离的减少，中心停留时间的减少，中位速度的降低，运动缺陷，后肢带前肢跨步长度明显缩短等。通过使用多重免疫组化染色，研究人员确定了浦肯野损伤，发现浦肯野细胞损失明显。并且，研究人员进一步观察到 LCH 小鼠大脑中 GFAP+区域显著增加，以及 BRAFV600EScl 小鼠大脑中靠近 BRAFV600E 突变细胞的星形胶质细胞激活（图 3）。
图 3 BRAFV600EScl 小鼠血脑屏障受损，表现出行为和神经异常
最后，研究人员测试了 MAPK 通路抑制 (曲美替尼， MEK 抑制剂) 和抗衰老治疗 (navitoclax， Bcl-xL 抑制剂) 阻止突变 CD11a+巨噬细胞在大脑中的积累和相关神经炎症的能力，MAPK 通路抑制单药治疗已成为复发和难治性 LCH 的主要治疗方法，但在人类和小鼠中无法根除 LCH 异常克隆。与全身性 LCH 相比，它在 LCH- ND 中的治疗效果也较差。在本研究中，mekininhibition 和 Bcl-xL inhibition 联合使用可以使小鼠的体重、脾脏大小恢复正常，并使小鼠肺中 LCH 细胞数量大幅减少。重要的是，作者还发现 mek 抑制和 Bcl-xL 抑制导致转基因 BRAFV600EScl 小鼠脑实质中 CD11a+巨噬细胞的大量减少。研究人员在 BRAFV600EScl 小鼠模型中证实了两种方法联合治疗的作用，其显著降低了病理性增加的肝脏和脾脏重量。用这种联合治疗手段也可以预防 LCH 小鼠的行为障碍，在旷场实验的各个参数中表现都有所改善（图 4）。
图 4 抗衰老/MAPK 抑制剂（NT）联合治疗可显著减轻疾病负担
综上，本研究发现循环衰老 BRAFV600E+细胞的积累是 LCH 样疾病的驱动因素，通过抗衰老联合 MAPK 抑制治疗是缓解 LCH 并发神经退行性变的有效手段。
论文标题：
Circulating senescent myeloid cells infiltrate the brain and cause neurodegeneration in histiocytic disorders
论文网址：
https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(23)00493-4
DOI：
https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.11.011
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