为什么年纪大了神经恢复变慢？科学家揭示衰老小胶质细胞通过CCL11蛋白抑制髓鞘再生

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中枢神经系统中髓鞘的再生能力会随着年龄的增长而下降。这种下降在多发性硬化症（MS）这种慢性脱髓鞘疾病中尤为明显。细胞衰老作为衰老的一个显著特征是否会导致髓鞘再生障碍仍不明确。

基于此，2025年3月7日美国乔治城大学Jeffrey K. Huang研究团队在Nature communications杂志发表了“Senescent-like microglia limit remyelination through the senescence associated secretory phenotype”揭示了衰老样小胶质细胞通过衰老相关分泌表型限制髓鞘再生。

作者发现，损伤后衰老细胞会在脱髓鞘病变部位积聚，使用衰老细胞裂解药物进行治疗可促进年轻和中年小鼠的髓鞘再生，但对老年小鼠无效。在年轻小鼠中脱髓鞘发生后，观察到与衰老相关的转录本主要在小胶质细胞和巨噬细胞中上调，随后在髓鞘再生过程中表达量下降。然而，在老年小鼠中，与衰老相关的因子会持续存在于病变部位，这与髓鞘再生效率低下相关。对衰老相关分泌表型（SASP）的蛋白质组学分析显示，老年小鼠病变部位的CCL11/嗜酸性粒细胞趋化蛋白-1水平升高，且该物质被发现会抑制少突胶质细胞的成熟。这些结果表明，以SASP的成分（如CCL11）为治疗靶点，或许可以改善衰老个体和多发性硬化症患者的髓鞘再生情况。

图一 在脱髓鞘病变中发现了衰老细胞

对年轻成年小鼠（3月龄）脊髓白质注射溶血磷脂酰胆碱（LPC）诱导局灶性脱髓鞘。使用P16-tdTomato（p16tdt）小鼠检测衰老细胞水平，发现脱髓鞘病变在损伤后5天（dpl）时p16tdt表达显著增加，随后在10、20和60 dpl逐渐下降。重新分析单核RNA测序数据也证实了衰老相关基因表达在5 dpl达到峰值，随后下降，且与少突胶质细胞成熟和髓鞘形成相关基因表达呈负相关。RT-qPCR分析显示脱髓鞘病变中与细胞衰老相关基因上调，与年轻细胞状态相关基因下调，与疾病相关小胶质细胞（DAM）相关基因上调。免疫染色表明p16tdt主要与病变中的CD11b+细胞共定位，提示衰老的髓样细胞可能来自小胶质细胞，少突胶质细胞祖细胞和少突胶质细胞中p16tdt表达较低。重新分析单核RNA测序数据也显示髓样细胞特异性衰老相关基因表达与整体病变衰老表达时间进程一致。重新分析MS病变的单核RNA测序数据库，发现与对照脑组织相比，慢性活动性和非活动性MS病变中的小胶质细胞中CDKN2A/P16和衰老评分升高。CDKN2A+和CDKN2A-小胶质细胞表达不同水平的其他衰老基因，提示衰老小胶质细胞存在转录异质性。MS病变中高衰老评分的小胶质细胞表达高水平的TNFRSF1a、TCTEX1D1、LYZ2和EOGT，且这种小胶质细胞亚群主要存在于慢性活动性病变中，表明在MS的慢性炎症下衰老活性仍然较高。综上所述，年轻成年小鼠脱髓鞘病变中衰老细胞活性短暂增加且主要存在于小胶质细胞和巨噬细胞中，在有效髓鞘再生过程中自然降低，而在MS中，小胶质细胞存在衰老现象且在慢性活动性病变中衰老活性较高。

图二 衰老细胞在病变部位的持续存在与老年小鼠少突胶质细胞的分化受损相关

为了评估老年小鼠病变部位中衰老细胞的存在是否与髓鞘再生效率低下相关，作者比较了3月龄和18月龄小鼠病变部位中P21的表达情况。在损伤后20天（dpl）时，18月龄（老年）小鼠的P21表达量相较于3月龄（年轻）小鼠有所增加，并且这种增加在损伤后60天（dpl）时依然持续。同样地，在损伤后10天（dpl）时，观察到12月龄（中年）小鼠病变部位中p16tdt+染色相较于3月龄（年轻）小鼠病变部位有所增加，但在损伤后5天（dpl）时，两个年龄段之间没有差异。此外，在未受损伤的组织中，两个年龄段的p16tdt表达量都可以忽略不计。这些结果表明，随着年龄的增长病变部位中衰老细胞活性的时间动态可能存在差异。18月龄小鼠中P21的持续升高，与损伤后20天（dpl）时病变部位内少突胶质前体细胞（OPC）的分化以及成熟少突胶质细胞数量的减少相吻合。为了进一步阐明年轻小鼠和老年小鼠病变部位中与衰老相关活性的差异，对3月龄和18月龄小鼠在损伤后20天（dpl）的病变组织进行了大量RNA测序。发现年轻小鼠和老年小鼠病变部位之间有434个差异表达基因。与3月龄小鼠相比，18月龄小鼠病变部位中有14个与衰老相关的转录本存在显著的差异表达。此外，与3月龄小鼠相比，18月龄小鼠中对应于损伤相关小胶质细胞的转录本也有所升高。对活化小胶质细胞的IBA1和CD68进行免疫染色分析证实，与3月龄小鼠相比，18月龄小鼠在损伤后20天（dpl）时病变部位的小胶质细胞活化水平升高，但在损伤后60天（dpl）时，其水平降至与3月龄小鼠相似。还检测了损伤后20天（dpl）时病变部位中SASP因子的水平，发现与3月龄小鼠相比，18月龄小鼠的CSF1、CCL4、CCL5、CCL11、CXCL1、CXCL2水平升高，而IL2水平降低。这些发现表明，与年轻小鼠相比，老年小鼠的脱髓鞘病变表现出衰老细胞和损伤相关小胶质细胞活性的持续时间更长，这与少突胶质前体细胞无法有效地分化为成熟的髓鞘再生少突胶质细胞的情况相对应。

图三 CCL11是一种导致髓鞘再生障碍的SASP因子

为了评估在衰老细胞中是否能检测到CCL11，作者对p16tdt小鼠进行了LPC诱导的脱髓鞘实验。观察到在病变部位CCL11与p16tdt存在共定位，而在未受损伤的对照组织中则没有，并且发现CCL11与3月龄和18月龄小鼠病变部位中的IBA1+小胶质细胞共标记。此外，与3月龄小鼠相比，18月龄小鼠病变部位中CCL11的表达水平显著更高，而且在两个年龄段的未受损伤的对照组织中CCL11相对缺失。还分析了损伤后20天（dpl）脱髓鞘病变的SASP蛋白多重数据，发现与3月龄小鼠相比，18月龄小鼠病变部位中CCL11表达上调。此外，AP（衰老细胞裂解药物）处理使18月龄小鼠病变部位中CCL11的表达降低到与3月龄小鼠相当的水平。还评估了多发性硬化症（MS）患者和健康对照者血浆中CCL11的浓度，发现所有样本中年龄与CCL11浓度之间存在显著关联，而且有趣的是，CCL11浓度随年龄的增加也与疾病进展同步。这些结果表明CCL11水平随着年龄增长和MS疾病进展而升高，并且提示抑制CCL11可能会预防MS中由衰老介导的髓鞘再生失败。在3月龄小鼠经LPC诱导脱髓鞘后的髓鞘再生阶段，每周两次全身性地给予CCL11中和抗体（CCL11na）。在损伤后20天（dpl）时，与同型对照相比，接受CCL11na治疗的小鼠病变部位中髓鞘碱性蛋白（MBP）染色增加，CCL11na治疗后MBP水平的增加并非由于髓鞘碎片的积累。然而，给予CCL11na并未影响病变部位中成熟少突胶质细胞的数量，这表明抑制CCL11会影响少突胶质细胞的成熟和髓鞘形成，但不影响其分化。且向小鼠全身性递送rCCL11可能不足以影响髓鞘再生。接下来在体外测试了rCCL11对大鼠原代少突胶质细胞培养物的影响，结果发现CCL11以细胞自主的方式抑制了正在成熟的少突胶质细胞中MBP的有效表达。总之，作者的结果表明SASP因子CCL11促成了衰老细胞对髓鞘再生的抑制作用，并且清除CCL11通过增加MBP表达来促进少突胶质细胞的成熟。

总结

本研究为理解脱髓鞘如何促使衰老细胞在病变部位积聚，以及尤其是随着年龄增长，这些细胞如何通过产生SASP来限制髓鞘再生提供了理论基础。作者的研究表明，仅使用衰老细胞裂解药物进行治疗可能不足以随着年龄增长而促进髓鞘再生，而抑制如CCL11这类持续存在的SASP活性或许是改善病变环境以促进髓鞘再生的更好策略。这种方法可能具有治疗潜力，能够逆转衰老的病变环境，并增强多发性硬化症中的髓鞘再生过程。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41467-025-57632-w