Neuron 牛建钦/易陈菊团队发现发育中少突胶质前体细胞分化与星形胶质细胞足突形成的偶联机制

2022年11月15日，来自陆军军医大学牛建钦团队及中山大学附属第七医院易陈菊团队联合在Neuron上发表了题为“Astrocyte endfoot formation controls the termination of oligodendrocyte precursor cell perivascular migration during neocortical development”的研究论文。该研究揭示了发育中星形胶质细胞足突促使OPC在迁移终点脱离血管，并得以分化的偶联机制。

中枢神经系统中，少突胶质细胞形成髓鞘包裹神经元轴突，对快速神经冲动传导有重要支持作用[1]。因此，少突胶质细胞在中枢神经系统中的广泛分布至关重要，然而少突胶质前体细胞（OPC）在发育中仅在几个有限的区域形成（如大脑中胚胎时期的MGE与LGE，出生后的SVZ）[2]，并需要经过长距离的迁移，最终实现全中枢神经系统的分布[3]。牛建钦教授2016年在Science上发表的文章揭示，OPC利用脑血管作为支架进行迁移[4]。然而，OPC在迁移到达目的地后，如何从血管上脱离，以及OPC从血管上的解离是否为其分化的前提，仍然未知。

图1 星形胶质细胞足突生长促使OPC从血管上脱离

为了进一步验证星形胶质细胞足突生长对OPC-血管解离的必要性，作者建立了双光子激光消除星形胶质细胞，以及条件性表达DTA以消除星形胶质细胞的两种模型，并在这两种模型中都观察到OPC-血管互作的增加。说明：星形胶质细胞足突对OPC脱离血管有必要作用（图1）。

从细胞发育的角度推测，OPC以血管为支架迁移时，应该存在某种机制抑制了OPC的过早分化，从而有利于OPC在全中枢神经系统中的扩散，但一直缺乏相关实验证据。在本研究中，作者比较发现：成熟少突胶质细胞与血管的互作，较OPC显著减少，提示血管可能抑制了OPC的分化。进一步通过体外实验证实，脑血管内皮细胞可通过接触和分泌方式，抑制OPC的分化（图2）。而在消除星形胶质细胞的小鼠模型中，由于OPC与血管互作的增加，OPC分化与髓鞘生成减少。因此，OPC脱离血管是其正常分化所必须的。

虽然体外实验中，Sema3a/6a对OPC的分化并没有直接影响，但在体敲低星形胶质细胞Sema3a/6a的表达，可增加OPC-血管互作，使更多的OPC保持与血管的接触，从而抑制OPC的分化。

反之，在星形胶质细胞中过表达Sema3a则可促使OPC从血管的脱离，增加OPC的分化（图3）。这些证据都说明：在发育过程中，星形胶质细胞可通过Sema3a/6a，促使OPC从血管上脱离，并得以进行后续的分化。

图3 星形胶质细胞通过Sema3a/6a促使OPC从血管上脱离及后续的分化

综上，作者们揭示了星形胶质细胞足突形成与少突胶质前体细胞迁移和分化之间的偶联机制。在OPC以血管为支架进行迁移过程中，血管内皮细胞抑制OPC的过早分化；而在OPC迁移终点，星形胶质细胞突起在血管表面特化形成足突，促使OPC与血管的脱离，使OPC得以分化为成熟的少突胶质细胞。

其中前期大量预实验及统计分析数据由Olympus VS200采集， VS200可以进行高通量快速大视野自动拼图，得图更快，分析更全，数据更多。

Olympus SpinSR（配置60X超高分辨率专用OHR系列专用物镜）用于观察星形胶质细胞足突、OPC及血管间的密切关系， SpinSR10拥有奥林巴斯超分辨技术，无需特殊荧光标记，XY分辨率可达110nm，轻松解析星形胶质细胞足突生长与OPC从血管上的脱离的相关性，星形胶质细胞通过Sema3a/6a促使OPC从血管上脱离，并得以进行后续的分化过程等。

本文脑切片实时成像（300um活脑组织，三通道：488nm，561nm，640nm，时间间隔：15min，Z-stacks：25层，总时长：345min）观察星形胶质细胞足突生长对OPC-血管解离影响，采用Olympus SpinSR采集， SpinSR10结合Nipkow双转盘设计，同时拥有原厂U-RTCE实时控制器，大大降低了对样品的光漂白和光毒性，在复杂的实验过程中，也能保持细胞的健康状态。

本文小鼠活体成像观察星形胶质细胞足突生长对OPC-血管解离影响，采用Olympus FV3000采集， FV3000配置了30X硅油物镜，有效解决厚组织深层成像难题，助力实现共聚焦水平上的活体观察。

该论文的第一作者为陆军军医大学及中山大学附属第七医院助理研究员苏一洵。加州大学旧金山分校（UCSF）的Stephen Fancy教授，中山大学附属第七医院易陈菊教授，与陆军军医大学牛建钦教授（Lead Contact）为共同通讯。

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