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科学家揭示具有表观免疫记忆的星形胶质细胞促进中枢神经系统炎症发生
来源: | 作者:康森特生物科技 | 发布时间: 2024-04-09 | 295 次浏览 | 分享到:

2024年3月20日哈佛医学院布列根和妇女医院Francisco J. Quintana研究团队在Nature杂志发表文章揭示了ACLY-p300驱动的星形胶质细胞免疫反应的表观记忆促进中枢神经系统炎症发生。

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p300驱动星形胶质细胞免疫反应的表观记忆

研究人员向小鼠侧脑室单次或两次注射炎症因子(IL-1β + TNF)后对大脑组织星形胶质细胞进行单细胞测序,发现两次炎症刺激比单次炎症刺激引起的星形胶质细胞细胞促炎症反应更强烈。此外,两次炎症刺激引起的组蛋白乙酰化相关的转录反应增加,与组蛋白去乙酰化酶(HDAC)相关的转录反应减少。进一步数据分析发现组蛋白乙酰转移酶(HAT)p300、Tip60 和 PCAF 是调控星形胶质细胞表观转录反应的上游候选调控因子。

离体细胞实验两次注射炎症因子可引起星形胶质细胞p300表达增加,但不影响Tip60 和 PCAF表达。p300抑制剂可显著减弱两次注射炎症因子诱发的星形胶质细胞促炎症反应(Il6, Ccl2 和Nos2表达增加),但不影响单次炎症刺激诱发的炎症反应。

p300调控组蛋白3赖氨酸27乙酰化(H3K27ac)。实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)动物模型小鼠脊髓灰质p300和H3K27ac阳性星形胶质细胞数量显著增多。通过病毒特异性敲低星形胶质细胞p300可有效减少EAE模型小鼠星形胶质细胞促炎症反应,降低H3K27ac标记的能量代谢和NFκB炎症信号相关的基因表达,但并不影响中枢神经系统或外周CD4阳性T细胞的免疫反应。



图1:炎症刺激诱发星形胶质细胞的表观记忆

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ACLY-p300驱动EAE模型小鼠的促炎症星形胶质细胞表观记忆

线粒体ATP-柠檬酸裂合酶(ACLY)和细胞质乙酰辅酶A合成酶( ACSS2)分别通过底物柠檬酸盐和醋酸盐合成乙酰辅酶A。组蛋白乙酰转移酶(HAT)利用乙酰辅酶a作为底物使组蛋白赖氨酸残基乙酰化。离体细胞实验发现单次或两次炎症刺激可增加ACLY表达,但不影响ACSS2表达。EAE动物模型小鼠脊髓灰质ACLY阳性星形胶质细胞数量显著增多。通过病毒特异性敲低星形胶质细胞ACLY可有效减少EAE模型小鼠星形胶质细胞促炎症反应,抑制脱髓鞘,降低与乙酰辅酶a生物合成和H3K27乙酰化有关转录表达,下调p300驱动的NFκB炎症反应。但敲除ACSS2并不发挥上述改善EAE作用。

转录组学分析发现EAE动物模型小鼠p300和ACLY双阳性星形胶质细胞数量增多,并且与经历两次炎症刺激的EAE模型小鼠的星形胶质细胞转录组学特征相似。根据p300和ACLY双阳性星形胶质细胞的分子特征,发现EAE模型小鼠一类数量增加18.3倍的星形胶质细胞亚簇(cluster3)。


图2、ACLY-p300驱动EAE模型小鼠的促炎症星形胶质细胞表观记忆

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多发性硬化症存在ACLY-p300驱动的星形胶质细胞免疫反应的表观记忆

RAm-VOC神经元是否介导吸气引起的周期性的抑制发声?逆行病毒示踪结果显示臂旁核、PAG、KF等脑区是RAm-VOC神经元主要兴奋性输入,呼吸中枢preBötC是主要的抑制性输入。研究人员认为可能PAG—RAm-VOC兴奋性输入诱导声带内收,而这种诱导作用可被preBötC-RAm-VOC抑制性输入进行节律性抑制调控。通过病毒策略特异性去抑制RAm-VOC兴奋性神经元后吸气引起的发声中断行为严重受损,即表明RAm-VOC抑制性输入调控吸气引起的抑制发声行为。


图3:RAm-VOC神经元抑制性输入调控吸气抑制发声


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本文通过单细胞测序技术揭示了在EAE模型小鼠和多发性硬化症患者一类促炎症的表观遗传记忆星形胶质细胞亚群。






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