一项发表于《自然·神经科学》的开放获取研究，通过结合多色荧光细胞命运图谱、单细胞转录组学、表观遗传学、免疫组织化学和计算建模，全面揭示了阿尔茨海默病小鼠模型中，斑块相关小胶质细胞（PAM）与非斑块相关小胶质细胞（non-PAM）的空间、动态及功能关系。研究发现，non-PAM是一个独特的、高度动态的小胶质细胞状态，在Aβ斑块沉积后向PAM转变；CSF1信号可调节这一转变过程，并改善淀粉样病理。该研究为靶向特定小胶质细胞状态治疗AD提供了新思路。

背景：小胶质细胞异质性与AD

小胶质细胞是中枢神经系统的组织驻留巨噬细胞，参与发育、稳态及多种神经疾病。在AD中，小胶质细胞反应性增生并形成疾病相关小胶质细胞。然而，PAM和non-PAM的细胞动力学、功能关系及治疗靶向潜力尚不清楚。

关键发现

1. 空间定义的两群小胶质细胞：PAM与non-PAM

• 在44周龄雌性5×FAD小鼠额叶皮层中，小胶质细胞呈现异常的双峰分布：
  • PAM：与Methoxy-X04标记的淀粉样斑块直接物理接触，细胞体位于斑块30微米半径内。
  • non-PAM：远离斑块，无接触，呈分枝状形态。
• PAM在5×FAD+小鼠中显著扩增，而non-PAM数量与对照无差异。

2. 小胶质细胞的克隆扩增动力学

• 使用Cx3cr1CreERT2R26Confetti5×FAD+小鼠进行多色命运图谱分析，随机标记单个小胶质细胞。
• 关键发现：在5×FAD+小鼠中，PAM在斑块位点发生克隆性扩增（相同颜色的PAM簇），而非随机分布。克隆大小与淀粉样斑块尺寸高度相关（但>1000 µm³的斑块不再相关）。
• 通过Tmem119CreERT2R26Confetti5×FAD+小鼠（Tmem119在non-PAM中高表达）证实：初始标记的non-PAM在8周后出现在PAM中，表明non-PAM是PAM的来源。单个Confetti+ non-PAM总是与相邻的同色Confetti+ PAM克隆相关。

3. 外周环境刺激调节PAM克隆性

• 对早期（14周龄）和晚期（36周龄）Cx3cr1CreERT2R26Confetti5×FAD+小鼠进行低剂量LPS（模拟低度外周炎症）或抗生素（清除宿主微生物群）处理8周。
• 早期阶段：LPS增强PAM克隆扩增，而抗生素轻微减少扩增。晚期阶段：两种处理对PAM克隆扩增影响甚微。
• 早期LPS处理增加斑块数量，抗生素处理降低可溶性和不可溶性Aβ1–42水平。早期抗生素处理增强PAM的吞噬作用。

4. 转录组与表观组特征

• 对早期PAM（CD11c+）和non-PAM（CD11c−）进行scRNA-seq。
• 关键结果：non-PAM在LPS和抗生素处理后表现出显著的转录组变化（分别富集于C3和C4簇），而PAM无处理相关聚类。LPS处理诱导non-PAM中IFNγ信号和NF-κB通路上调；抗生素处理下调促炎基因集。
• ATAC–seq显示，PAM与non-PAM具有不同的染色质可及性模式。PAM上调区域与DAM特征基因（如Csf1, Apoe, Spp1, Clec7a, Itgax）相关；non-PAM上调区域与稳态小胶质细胞特征基因（如Tmem119, Csf1r）相关。

5. CSF1信号调节non-PAM向PAM的转变

• 在早期阶段用CSF1配体（Csf1或IL-34）处理Cx3cr1CreERT2R26Confetti5×FAD+小鼠8周。
• 结果：Csf1处理（而非IL-34）减少PAM克隆扩增，降低总小胶质细胞数量，但增加PAM的CD68+溶酶体区室（增强吞噬）。Csf1处理还强烈减少可溶性和不可溶性Aβ1–40和Aβ1–42水平，减少斑块数量和体积，并增加PAM克隆大小与斑块大小的相关性（表明Csf1使PAM扩增与斑块生长更紧密耦合）。
• scRNA-seq显示，Csf1处理在PAM中诱导抗炎效应（下调I型/II型干扰素信号、NF-κB通路），并上调氧化磷酸化和自噬相关基因，提示代谢向更健康状态转换。

机制模型与意义

模型：在AD早期，non-PAM作为“储备库”，对Aβ斑块沉积做出响应，通过克隆扩增和分化转变为PAM。这一转变过程受CSF1信号调节。外周炎症（LPS）加速该转变，而微生物群缺失减缓转变。Csf1治疗通过作用于non-PAM（其高表达Csf1r）来调节转变过程，产生更具吞噬能力、代谢健康的PAM，从而限制淀粉样斑块生长。

核心概念突破：

• PAM来源：首次证明PAM主要来源于邻近的单个non-PAM的克隆扩增，而非随机迁移。
• non-PAM的动态性：non-PAM并非静止的“旁观者”，而是对外周刺激和治疗干预高度敏感的可塑细胞群体。
• CSF1R的双重作用：与CSF1R抑制剂（完全清除小胶质细胞）不同，CSF1配体治疗调节而非清除小胶质细胞，增强其有益功能。
• 治疗窗口：早期干预（而非晚期）有效，提示存在一个治疗时间窗口，在此期间可以调节小胶质细胞动态。

临床转化潜力

治疗策略：

• 重组CSF1：本研究使用的Csf1剂量（40 µg/kg，每周两次）远低于以往研究，提示低剂量CSF1可能是一种安全的AD免疫调节疗法。
• 联合治疗：CSF1治疗可与其他抗Aβ疗法（如单克隆抗体）联合，增强小胶质细胞介导的斑块清除。
• 生物标志物：CSF1R信号通路活性可能作为患者分层的生物标志物（例如，CSF1水平低的患者可能更受益于外源性CSF1）。

需注意的问题：

• CSF1R信号在多种组织（骨骼、脾脏）中具有重要作用，系统性给药需监测骨溶解等副作用。
• 本研究仅使用雌性小鼠，结果是否适用于雄性需验证（已知AD存在性别差异）。
• IL-34无效，提示CSF1R的两种配体具有非冗余功能（可能由于不同的细胞来源或受体后信号）。

研究局限与未来方向

• 局限：主要使用5×FAD模型（APP/PS1突变叠加），未在散发性AD模型中验证；未在人类AD组织中进行空间转录组验证；未评估Csf1治疗对tau病理（该模型无tau）的影响。
• 未来：在人类AD iPSC衍生小胶质细胞中验证CSF1R配体的作用；开发特异性靶向non-PAM的药物递送系统（如纳米颗粒）；研究Csf1治疗对突触功能和行为学（如认知）的影响。

专家点评

BioGuider特邀评论员、神经免疫学家李薇（音译）教授评论：“这项研究的创新性在于将空间定位、克隆动力学、多组学和治疗干预整合在一个连贯的故事中。最令人兴奋的发现是non-PAM并非惰性群体，而是高度响应环境变化的小胶质细胞‘前体’。Csf1治疗通过作用于这些细胞，产生更高效的斑块限制性PAM，这为AD免疫治疗开辟了新方向——与其清除小胶质细胞，不如调节它们的状态。”

文献来源：Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01893-9