脊髓损伤后，脂多糖激活小胶质细胞的 “秘密行动”：解锁神经可塑性的新密码？

研究人员为探究脊髓损伤（SCI）后小胶质细胞与可塑性的关系，用单细胞 RNA 测序研究，发现小胶质细胞状态随时间和 LPS 注射改变，为 SCI 治疗提供新思路。

　　

脊髓损伤（Spinal Cord Injury，SCI）就像一场突如其来的风暴，给患者的生活带来了翻天覆地的变化。患者往往会出现运动、自主神经和感觉功能的缺失，严重影响生活质量。目前，康复训练是促进 SCI 后功能恢复的有效方法，但它存在一个让人头疼的问题：在慢性阶段，训练效果大打折扣。这是为什么呢？研究发现，SCI 后的炎症反应可能是关键因素。在亚急性期，炎症反应增强，康复训练效果较好；而到了慢性期，炎症过程趋于稳定，训练效果却不尽人意。同时，小胶质细胞（Microglia）作为中枢神经系统的固有免疫细胞，在 SCI 后的免疫反应和组织修复中扮演着重要角色，它对脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）有反应，那么它是否参与了 LPS 介导的可塑性变化呢？这一系列疑问促使研究人员开展了这项意义重大的研究。

来自加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）的研究人员 Rebecca K. John、Sadie P. Vogel 等人针对上述问题展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Neuroinflammation》上，为理解 SCI 后小胶质细胞和 LPS 诱导的神经炎症如何促进可塑性提供了新的视角，有望为 SCI 的治疗开辟新的道路。

在这项研究中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：

1. 单细胞 RNA 测序（single-cell RNA sequencing，scRNAseq）：通过该技术对不同阶段（亚急性期和慢性期）、不同处理（注射 LPS 或生理盐水）的大鼠脊髓中的小胶质细胞进行转录组分析，以探究小胶质细胞的状态变化。

2. 免疫荧光染色（Immunofluorescence）：用于检测脊髓组织中特定蛋白的表达和定位，帮助研究人员了解小胶质细胞在脊髓损伤部位的分布情况。

3. 多种生物信息学分析工具：如 Compass 算法用于探索小胶质细胞代谢反应的潜在活性；CellChat 用于预测细胞 - 细胞之间的相互作用等。

下面来看看具体的研究结果：

1. 小胶质细胞转录组谱随时间和 LPS 注射变化：研究人员利用 scRNAseq 分析了雌性大鼠在 SCI 亚急性期（8 天）和慢性期（60 天），以及慢性期注射 LPS 或生理盐水后的小胶质细胞状态。他们发现，亚急性期小胶质细胞从稳态状态转变为多种损伤诱导状态，包括增殖性小胶质细胞和疾病相关小胶质细胞（Disease-Associated Microglia，DAM）；慢性期小胶质细胞反应多样，部分损伤诱导状态减少，同时更多小胶质细胞恢复到稳态。LPS 注射使慢性期小胶质细胞从稳态向启动状态转变，且 DAM 数量增加，但 LPS 并未完全重现亚急性期的小胶质细胞反应。

2. 小胶质细胞的代谢活动变化：研究人员使用 Compass 和 Metabolic Landscape 两种方法研究小胶质细胞的代谢活动。结果显示，亚急性期小胶质细胞的能量代谢增加，包括糖酵解、柠檬酸循环、氧化磷酸化和脂肪酸氧化等；慢性期这些代谢途径虽仍高于未受伤动物，但有所下降；LPS 注射后，慢性期小胶质细胞的能量代谢进一步降低。此外，亚急性期小胶质细胞中与 GAG 降解相关的基因上调，这可能与该时期可塑性增强有关，而 LPS 注射并未恢复这一过程。

3. 小胶质细胞与神经元的信号传导改变：利用 CellChat 分析小胶质细胞与神经元之间的相互作用，发现 SCI 后小胶质细胞表达的 Granulin（Grn）与神经元表达的 Sortilin（Sort1）受体相互作用增加，且 Igf1 - Igf1r 信号通路在亚急性期和慢性期均增强，但亚急性期更强，这可能是亚急性期训练效果更好的潜在机制之一。同时，SCI 后与细胞粘附分子相关的细胞信号通路也上调。

4. LPS 注射对损伤部位远端 DAM 的影响：通过免疫荧光染色发现，LPS 注射增加了慢性 SCI 大鼠损伤部位尾侧退化神经纤维中小胶质细胞 / 巨噬细胞的密度，且促进了 DAM 的形成。这表明 LPS 可能通过增强 DAM 的功能，促进损伤部位的清理和微环境改善，有利于轴突生长。

综合研究结果和讨论部分，这项研究具有重要意义。研究人员揭示了 SCI 后小胶质细胞状态从亚急性期到慢性期的转变，以及 LPS 注射对其的影响。亚急性期增殖性小胶质细胞和 DAM 的增加可能是促进可塑性的关键因素；慢性期 LPS 注射诱导的启动小胶质细胞状态可能是一个过渡状态，同时增加的 DAM 有助于改善损伤微环境。这些发现为理解 SCI 后神经可塑性的机制提供了重要依据，为开发基于小胶质细胞的治疗策略提供了新的方向，有望改善 SCI 患者的康复效果。但目前研究仍存在局限性，如无法明确这些小胶质细胞状态变化的因果关系，未来还需要进一步研究来深入探讨。