小胶质细胞调节人神经祖细胞的增殖、神经突生成和分化

小胶质细胞是大脑的主要免疫细胞，在神经损伤后显着影响神经元的命运。根据脑内微环境不同表现出广泛的表型，包括初始、促炎和抗炎特征。尽管神经祖细胞(NPC)和海马神经元代表了在神经再生中起关键作用的细胞群，但对小胶质细胞与这些细胞类型之间的相互作用的研究却很少。

来自匈牙利布达佩斯自然科学研究中心酶学研究所的研究者发表文章，研究了小胶质细胞如何影响人类干细胞衍生的NPC增殖和神经突生长，以及用促炎剂或抗炎剂刺激小胶质细胞如何调节这种相互作用。

原始小胶质细胞对人类神经祖细胞的影响

为了研究幼稚小胶质细胞如何影响NPC神经突生成，将表达GFP的人类神经祖细胞置于BV2细胞的上清液中。基于绿色荧光和形态学参数确定不同时间点的总神经突生长，而基于核染色量化相应的GFP-NPC 细胞数（图1A）。

作者发现未经处理的GFP-NPCs 在电刺激48小时后逐渐以7.09 ± 2.03 毫米/细胞/48小时的速度出现突起（在接下来的48 小时内增加约80%）。NPC表现出适度的增殖率（细胞数量每天增加约20%，相当于4 天的倍增时间）。用幼稚小胶质细胞的上清液处理略微减慢了总神经突的发育（图1B）。与此同时，这种治疗适度抑制了NPC的增殖（图1C），由于总神经突生长和细胞增殖都减少到相似的程度，每个细胞的神经突长度保持不变（图1D）。

图1原始小胶质细胞对人类神经祖细胞的影响

活化小胶质细胞对神经祖细胞神经突生成的影响

为了检查反应性小胶质细胞对NPC 的影响，BV2细胞用促炎剂（如 IFNγ和 LPS）或抗炎剂（如IL-4 和IL-13）处理。当GFP-NPC 暴露于先前用IL-13 刺激的BV2 上清液时，观察到神经突生成增加（图2A）。来自IFNγ 处理的小胶质细胞的上清液也加速了GFP-NPC的神经突发育。

为了量化这些结果，进行了高通量筛选和分析。与定性观察一致，作者发现GFP-NPCs暴露于用IFNγ或LPS刺激的小胶质细胞上清液加速神经突生成（图2B）。在用原始BV2上清液处理的GFP-NPC中，总神经突长度在48小时内增加了1.75倍，而来自IFNγ或LPS刺激的BV2细胞的条件培养基分别增加了2.7倍和2.4倍。

令人惊讶的是，促炎小胶质细胞对NPC没有毒性。与幼稚小胶质细胞条件培养基相比，来自IFNγ或LPS处理的BV2细胞的上清液轻微刺激GFP-NPC增殖（图2C），以及在单细胞水平上增强神经突生长（图2D）。

图2小胶质细胞刺激对小胶质细胞-NPC相互作用的调节作用

小胶质细胞对分化神经元神经突生成的影响

在人类成人大脑中，神经祖细胞主要存在于两个部位，即脑室下区和海马齿状回。当损伤发生时，NPC迁移，开始增殖和分化以维持CNS的稳态。在此过程中，NPC可能会遇到小胶质细胞。为了更好地了解病理生理相互作用的性质，作者将这些海马NPC分化为海马DG 颗粒细胞，并在不同分化阶段（第2、8和 14天）与原始或受刺激的BV2细胞共培养4天。

结果显示，与原始小胶质细胞共培养不会影响分化神经细胞的轴突生成。促炎刺激的小胶质细胞显着损害了这一过程，而与IL-4/IL-13 刺激的小胶质细胞共培养似乎短暂刺激了一下。与未暴露于BV2细胞的培养物相比，与IFNγ/LPS 共培养刺激了小胶质细胞增强了分化神经元中的树突生成（图3B）。与原始或IL-4/IL-13刺激的小胶质细胞共培养对分化神经细胞的树突发育没有影响。

总之，这些结果表明促炎小胶质细胞改变了发育中神经元的神经突的分化，并改变了轴突-树突平衡。

图3 定量结果分析

讨论

作者的结果证明了小胶质细胞对NPC中药理诱发的神经突生长的调节作用。令人惊讶的是，原始和抗炎表型的小胶质细胞进一步加速了神经突生长，而促炎小胶质细胞没有这种效果。对于小胶质细胞对正常和药物诱导神经突生长的影响之间的差异，最合理的解释是非肌肉肌球蛋白II抑制引起神经突生成，但这与生理或病理情况有很大不同。尽管如此，作者对结果引起了人们对小胶质细胞对药理学诱导的神经突生长的潜在协同作用的关注。

参考文献

Lilienberg J, Apáti Á, Réthelyi JM and Homolya L (2022),Microglia modulate proliferation, neurite generation anddifferentiation of human neural progenitor cells.Front. Cell Dev.Biol. 10:997028. doi: 10.3389/fcell.2022.997028

编译作者: 原代美少女 (Brainnews创作团队)

校审: Simon (Brainnews编辑部)