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脊髓损伤中组蛋白乳酸化修饰通过代谢重编程招募CD8+ T细胞加重神经损伤的机制研究

一、研究团队与发表信息
本研究由海军军医大学第二附属医院骨科Ge Xuhui、南京医科大学第一附属医院骨科Cai Weihua、海军军医大学心理系Zhou Xuhui及Liu Wei领衔的团队完成，于2025年7月23日发表于《Neuron》期刊（Volume 113, 1-17），标题为”Metabolic reprogramming through histone lactylation in microglia and macrophages recruits CD8+ T lymphocytes and aggravates spinal cord injury”。

二、学术背景
脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）后，中枢神经系统（CNS）与免疫系统的异常互作是导致继发性神经损伤的关键因素。尽管小胶质细胞/巨噬细胞（IAMs）的先天免疫作用已被广泛研究，但适应性免疫（尤其是CD8+ T细胞）与先天免疫的交互机制尚不明确。近年研究发现，代谢重编程（metabolic reprogramming）可调控免疫细胞功能，而糖酵解产物乳酸（lactate）可通过组蛋白乳酸化（histone lactylation）修饰影响基因转录。本研究旨在揭示：1）CD8+ T细胞在SCI后的动态变化及其神经毒性机制；2）IAMs如何通过代谢重编程驱动CD8+ T细胞浸润；3）靶向干预该通路的治疗潜力。

三、研究流程与方法
1. 临床样本分析
- 对象：22例SCI患者与21例对照的外周血单核细胞（PBMCs）、10例SCI患者与10例对照的脑脊液（CSF）
- 方法：流式细胞术检测淋巴细胞亚群；单细胞RNA测序（scRNA-seq）与T细胞受体测序（TCR-seq）分析CSF免疫微环境；MRI影像与组织化学染色关联CD8+ T细胞浸润与神经功能评分（ASIA分级）。
- 关键技术：首次整合scRNA-TCR双组学解析人CSF中克隆扩增的CD8+ T细胞特征。

1. 小鼠模型构建

   • 对象：脊髓挤压伤与挫伤小鼠模型（n=6-30/组）
     
   • 方法：
     
     • 时间序列分析：scRNA-seq解析损伤后0-14天的细胞动态（3个独立数据集交叉验证）
       
     • 细胞互作：CellChat算法预测IAMs与CD8+ T细胞的趋化因子-受体网络
       
     • 功能验证：CD8抗体耗竭、CXCL16/CXCR6基因敲除（条件性敲除CX3CR1+细胞）、PKM2（糖酵解关键酶）条件性敲除
       

2. 机制解析实验

   • 代谢分析：
     
     • Seahorse检测细胞外酸化率（ECAR）与氧耗率（OCR）
       
     • 13C标记葡萄糖示踪代谢流（n=5/组）
       
     • 染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）定位H3K18la修饰位点
       
   • 表观调控：
     
     • 定量ChIP（qChIP）验证CXCL16启动子区乳酸化修饰
       
     • 乳酸脱氢酶抑制剂（oxamate）与组蛋白乳酸化抑制剂（C646）干预
       

3. 治疗策略开发

   • 虚拟筛选：FDA批准药物库中筛选CXCL16-CXCR6相互作用抑制剂
     
   • 体内验证：芦丁（rutin）口服给药评估运动功能恢复（Basso Mouse Scale评分、肌电图、步态分析）
     

四、主要研究结果
1. CD8+ T细胞的病理作用
- 临床证据：SCI患者CSF中CD8+ T细胞比例升高2.79倍（vs CD4+ T细胞的1.49倍），且与MRI T2高信号面积正相关（r=0.82, p<0.01）。 - 动物模型：小鼠脊髓中CD8+ T细胞在损伤后7天成为主导亚群（占比>60%），其细胞毒性标志物（PRF1、GZMB）表达随时间上调。
- 功能实验：CD8抗体耗竭使神经元存活率提高2.1倍（p<0.001），运动功能评分（BMS）改善40%。

1. IAMs的代谢重编程机制

   • 单细胞代谢分析显示：损伤后IAMs糖酵解活性上调3.2倍，三羧酸循环下降65%。
     
   • 表观调控证据：
     
     • H3K18la修饰在CXCL16启动子区的富集度增加5.8倍（qChIP, p<0.001）
       
     • PKM2敲除使IAMs乳酸水平降低72%，同时CD8+ T细胞浸润减少58%
       

2. CXCL16-CXCR6轴的关键作用

   • 趋化网络分析：该轴在IAMs与CD8+ T细胞间的互作概率最高（p=1.2e-6）。
     
   • 基因干预：CXCL16条件性敲除小鼠的神经元凋亡（cleaved caspase-3+）减少67%，5-HT+轴突保留率提高2.3倍。
     

3. 芦丁的治疗潜力

   • 分子对接显示芦丁与CXCL16结合能达-9.8 kcal/mol。
     
   • 动物实验：口服芦丁使CD8+ T细胞浸润减少49%，运动功能恢复提前2周（p<0.01）。
     

五、研究结论与价值
本研究首次阐明：1）糖酵解驱动的IAMs通过组蛋白乳酸化上调CXCL16，招募CXCR6+ CD8+ T细胞加重SCI；2）靶向该轴的基因或药物干预（如芦丁）具有临床转化潜力。科学价值在于揭示了代谢-表观-免疫的三维调控网络，为神经免疫疾病提供了新治疗靶点。

六、研究亮点
1. 多组学整合：结合scRNA-seq、TCR-seq、ChIP-seq解析细胞互作与克隆演化。
2. 机制创新：发现H3K18la修饰直接调控CXCL16转录的因果链。
3. 转化医学：通过虚拟筛选将芦丁重新定位为CXCL16-CXCR6抑制剂。

七、其他发现
该机制在脑缺血模型中同样适用，提示其在CNS损伤中的普适性。研究数据已公开于GEO（GSE254355、GSE254354）。