朗格汉斯细胞组织细胞增多症和埃尔德海姆 - 切斯特病相关神经退行性疾病研究取得关键进展

本文揭示朗格汉斯细胞组织细胞增多症（LCH）和埃尔德海姆 - 切斯特病（ECD）相关神经退行性疾病机制，提出治疗新策略。

　　

一、研究背景

朗格汉斯细胞组织细胞增多症（Langerhans cell histiocytosis，LCH）和埃尔德海姆 - 切斯特病（Erdheim-Chester disease，ECD）是罕见的克隆性髓系疾病，每年每百万人中约有 5 例发病。这两种疾病常伴有丝裂原活化蛋白（mitogen-activated protein，MAP）激酶激活突变，其中 BRAF^V600E突变较为常见，同时患者发生神经退行性疾病（神经组织细胞增多症，neuro-histiocytosis）及其他血液和实体恶性肿瘤的风险增加。

LCH 主要发生于儿童，ECD 多在成人中诊断，二者临床症状有差异，但神经组织细胞增多症都表现为进行性对称小脑综合征、四锥体综合征、假性球麻痹以及认知和行为障碍。患者脑部 MRI 常出现非特异性异常，如脑桥和小脑灰质核 T1 高信号、脱髓鞘和萎缩等。然而，组织细胞增多症相关神经退行性变的机制尚不清楚，其细胞起源也有待明确，且目前缺乏有效的治愈性治疗方法，预后较差。

二、研究目的

深入了解 LCH 和 ECD 相关神经退行性疾病的分子机制，寻找新的治疗策略和靶点，为临床治疗提供依据。

三、研究方法

1. 样本收集：研究选取 8 例 LCH 或 ECD 患者，包括 2 例儿科起病的 LCH 患者、2 例成人起病的混合 LCH/ECD 患者和 4 例成人起病的 ECD 患者。获取患者的死后全脑（7 例）或脑活检（1 例）样本，以及血液或骨髓样本。同时，选取 35 例神经正常且无组织细胞增多症的个体的脑和血液样本作为对照。
2. 分子检测：对样本进行靶向深度测序和液滴数字 PCR（ddPCR），检测 BRAF^V600E等基因突变情况。通过单细胞核 RNA 测序（snRNA-seq）分析细胞类型，利用遗传条形码方法探究突变克隆的起源。
3. 病理分析：对患者脑样本进行神经病理学分析，观察组织学病变，包括微胶质细胞（IBA1+）、星形胶质细胞（GFAP）激活以及神经元丢失等情况。同时，对患者和对照的脑组织进行 RNA 测序，分析差异基因表达和相关信号通路。
4. 动物模型构建：构建神经组织细胞增多症小鼠模型，通过对胚胎期巨噬细胞进行 Braf^V600E等位基因的镶嵌靶向，观察小鼠的病理变化和基因表达情况，研究突变克隆在脑部的分布和增殖机制。

四、研究结果

1. BRAF^V600E突变在患者脑部的分布：研究发现，BRAF^V600E突变在 LCH 和 ECD 患者的脑部广泛存在，且主要存在于 PU.1 + 髓系细胞核中，在神经元核（NeuN+）和其他细胞（PU.1^?NeuN^?）中未检测到。与对照组相比，患者脑部的 BRAF^V600E突变具有特异性，即使在没有临床神经系统症状的患者中也普遍存在。
2. 神经退行性变的特征：对患者脑样本的神经病理学分析显示，所有患者均存在组织学病变，包括微胶质细胞和星形胶质细胞激活、神经元丢失以及白质中的轴突球状体形成。病变主要发生在脑桥、小脑和海马等区域，这些区域也是 BRAF^V600E突变检测到的部位。RNA 测序分析表明，患者脑组织中炎症和吞噬相关信号通路上调，神经元和突触活动相关基因下调。此外，部分无临床症状患者的脑部 MRI 显示出与有症状患者相似的非特异性高信号，提示这些患者可能处于神经退行性变的早期阶段。
3. 突变克隆的起源：通过遗传条形码分析，研究发现患者 PU.1+ BRAF^V600E克隆的起源存在多种情况。在部分患者中，脑 BRAF 克隆是已知骨髓增殖性疾病的亚克隆；在另外一些患者中，BRAF 和 TET2 突变是独立的克隆；而在部分儿科起病的 LCH 患者和晚发型 LCH/ECD 患者中，PU.1 + 脑 BRAF^V600E克隆可能起源于常驻巨噬细胞谱系，但不能排除其来自短暂的骨髓 BRAF^V600E克隆。
4. 小鼠模型研究：在神经组织细胞增多症小鼠模型中，Braf^V600E微胶质细胞在幼年小鼠脑部随机分布，随着年龄增长，逐渐在菱脑（rhombencephalon）中选择性积累，与患者的情况相似。对小鼠微胶质细胞的 RNA 测序分析表明，突变微胶质细胞在脑干部位呈现出强烈的增殖反应和炎症信号，且无细胞衰老迹象。此外，突变微胶质细胞的存在导致了脑干细胞类型的改变，包括神经元数量减少、星形胶质细胞激活和少突胶质细胞代谢下调。
5. 治疗干预效果：研究发现，在疾病的临床前期，使用 CSF1R 抑制剂 PLX5622 治疗小鼠，可以减少突变微胶质细胞的数量，延缓神经症状的出现，延长小鼠的生存时间，并且在减少神经元丢失方面与 BRAF 抑制剂 PLX4720 效果相当。虽然联合使用两种抑制剂未显示出明显的协同或累加效应，但 CSF1R 抑制剂为限制或预防与 BRAF^V600E微胶质细胞克隆相关的神经退行性变提供了一种新的治疗选择。

五、研究结论

1. 疾病机制：本研究明确了 LCH 和 ECD 相关神经退行性疾病是由炎症性微胶质细胞的克隆增殖（clonal proliferation of inflammatory microglia，CPIM）驱动的，突变的微胶质细胞主要在脑桥、小脑和海马等区域积累，导致神经元死亡和神经功能障碍。
2. 治疗意义：研究发现患者在疾病早期，即出现临床症状之前，就已经存在分子和组织学上的神经退行性变迹象，这一阶段可能是进行治疗干预的关键窗口期。CSF1R 抑制剂在小鼠模型中的有效作用，为临床治疗提供了新的思路和潜在的治疗靶点。
3. 研究局限：本研究样本量相对较小，尤其是儿科起病的 LCH 患者样本较少，这限制了对疾病的全面了解。未来需要更大规模的研究来进一步验证和拓展这些发现，同时评估脑成像和神经元死亡生物标志物在筛选高危患者中的作用。

综上所述，本研究对 LCH 和 ECD 相关神经退行性疾病的机制有了更深入的认识，为开发新的治疗策略提供了重要依据，有望改善患者的预后。未来研究将围绕扩大样本量、深入探究疾病机制以及评估新的治疗方法等方面展开，为攻克这一难题带来新的希望。