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星形胶质细胞位于神经细胞的胞体及其突起之间，支持、引导神经元，并增强神经元的存活，促进神经元之间的突触连接，是大脑中分布最广泛的一类细胞。研究表明星形胶质细胞不仅有神经保护作用，也是某些神经疾病的罪魁祸首：星形胶质细胞在应对中枢神经系统（Centralnervoussystem，CNS）疾病和损伤的时候会发生功能改变，例如创伤性脑损伤、感染等疾病可以将“好”的“静息星形胶质细胞”转变为异常状态的“反应性星形胶质细胞”；在脑损伤和一些神经疾病（如阿尔茨海默氏症、帕金森病和多发性硬化患者等）的脑组织样本中也发现了丰富的异常状态的星形胶质细胞，有研究认为这些胶质细胞会杀死神经元，其具体机制尚不清楚。虽然目前神经系统疾病的药物开发主要针对神经元，但许多神经疾病也可以通过阻断星形胶质细胞变异或对抗星形胶质细胞分泌的杀伤神经元的*素来进行治疗，因此探究星形胶质细胞损伤神经元的机制对于药物开发尤为重要。
年10月6日，来自美国斯坦福大学的BenA.Barres团队与纽约大学医学院的ShaneA.Liddelow团队合作在Nature杂志在线发表了题为Neurotoxicreactiveastrocytesinducecelldeathviasaturatedlipids的研究论文，揭示了一种新的机制来阐释星形胶质细胞如何杀死中枢神经系统中的细胞。
之前有研究表明反应性星形胶质细胞的*性是由分泌蛋白介导的。为了鉴定具体的*性因子，作者分析了反应性胶质细胞和对照组（静息）胶质细胞及星形胶质细胞条件培养基（Astrocyteconditionedmedium，ACM）中蛋白质丰度的变化情况（图1），并使用成熟的少突细胞来评估ACM的*性。质谱数据显示，在检测到的3,个蛋白质中，有个蛋白质在反应性星形胶质细胞内发生改变。关于星形胶质细胞中的分泌蛋白，除了之前已经报道过的因子如SPARC外，作者还观察到了反应性ACM中其他因子的变化，例如C3，lipocalin-2，以及其他反应性标志物。出乎意料的是，*性评估实验显示，这些因子并不会引起少突细胞的死亡，说明真正的*性因子并没有找到。但作者注意到反应性ACM中富含脂蛋白APOE和APOJ，提示星形胶质细胞中的脂代谢可能发生了变化。
图1.筛选实验设计及流程
随后，作者按大小、电荷和疏水性对ACM进行了更细致的分离纯化，并评估每种组分的*性。质谱分析发现，在纯化后的组分中受调节最明显的蛋白质类别是脂质颗粒蛋白，如APOE和APOJ，再次表明星形胶质细胞脂质代谢发生了变化，暗示星形胶质细胞分泌的脂质颗粒是潜在的*性携带者。为了进一步证实脂质分泌的增加，作者进行了酶相关免疫吸附剂实验（enzyme-linkedimmunosorbentassays，ELISAs），量化APOE和APOJ在静息和反应性ACM中的浓度，发现两种脂蛋白均富集在反应性ACM中。使用APOE和APOJ抗体从静息和反应性ACM中去除脂质后，ACM的*性显著降低，说明APOE和APOJ脂质颗粒对星形胶质细胞介导的*性是必要的。
那么是脂蛋白还是脂质含量介导了*性呢？首先，作者探究了是否是APOE或APOJ蛋白本身具有*性。通过收集并分析Apoe-/-,Apoj-/-或者Apoe-/-Apoj-/-小鼠星形胶质细胞ACM，发现这些ACM的*性与对照组的一致，并没有明显差异，说明这些脂蛋白本身是没有*性的。相反，当采用Lipidex柱子去除反应性ACM中的脂质后，其*性也基本消除，揭示脂质本身是ACM*性的充要条件。作者采用重组的脂质颗粒（rHDL，含有来自于活化ACM的脂质）重现了星形胶质细胞介导的*性：含有静息ACM脂质的rHDL是无*的，而含有反应性ACM脂质的rHDL则表现出较强的*性，说明反应性胶质细胞ACM中*性脂质的浓度更高。
脂质颗粒中的哪一种脂质成份直接与*性相关呢？作者对来自于静息和反应性胶质细胞的细胞提取物和ACM进行了脂质组和代谢组检测（图2）。与静息胶质细胞相比较，反应性胶质细胞中的脂质代谢发生了明显改变，而代谢组仅发生轻微改变。值得注意的是，在反应性星形胶质细胞膜中，磷脂酰胆碱与超长链脂肪酸酰基链（very-long-chainfattyacidacylchains，VLCPCs）显著上调；在反应性ACM中，长链饱和游离脂肪酸（freefattyacids，FFAs）显著上调。这些脂质在静息星形胶质细胞膜和含有APOE和APOJ的脂质颗粒中的含量通常相对较低，两种脂质类对少突细胞均会产生*性，脂质链越长其*性越大。
图2.脂质组学和代谢组学实验设计及流程
最后，作者探究了由反应性ACM启动的细胞死亡机制是否与长链饱和脂质介导的*性机制一致。通过免疫印迹检测脂质凋亡通路指示蛋白的变化情况，作者发现反应性ACM处理后的少突细胞中，FOXO3A磷酸化水平降低，PUMA表达上调，caspase-3剪切增加。只有PUMA敲除（Bbc3-/-）的少突细胞对反应性ACM引起的细胞死亡产生了抗性，说明PUMA是脂质凋亡导致细胞死亡过程中的关键因子。作者通过靶向ELOVL1（负责合成长链、完全饱和脂质（≥C16：0）的代谢酶）消除长链饱和脂质的产生，证明它们对星形胶质细胞介导的*性的必要性。将Elovl1flox/flox小鼠与Gfap-cre小鼠进行交配，获得了Elovl1星形胶质细胞特异性敲除的小鼠。分别从野生型和Elovl1敲除小鼠中分离出了星形胶质细胞，并比较他们在静息态和活化态下的脂质组。与预期的一致，作者观察到Elovl1敲除细胞中的长链饱和脂肪酸的丰度比对照组低。Elovl1敲除小鼠来源的反应性ACM对少突细胞的*性也显著低于野生型小鼠。这些结果说明饱和脂质介导反应性星形胶质细胞的*性，Elovl1敲除可以减少这些有*脂质的产生。
综上所述，该研究发现APOE和APOJ脂质颗粒中含有的饱和脂质而不是蛋白质介导了反应性星形胶质细胞引起的*性。通过特异性地敲除星形胶质细胞中的饱和脂质合成酶ELOVL1，消除长链饱和脂质的形成，可以在体外以及体内急性轴突损伤模型中减轻星形胶质细胞引起的*性。这些发现一方面突出了星形胶质细胞在响应CNS损伤和神经退行性疾病中的重要作用，另一方面揭示了脂质在CNS信号转导过程中的功能。虽然反应性ACM的*性很大一部分是由饱和脂质介导的，但减少这些脂质并不能完全消除神经*性，说明还存在其他机制尚为阐明。作者认为未来的研究工作将有望勾勒出大脑中脂质介导的许多信号通路，并挖掘抑制疾病和损伤中有*脂质分泌和脂质凋亡的治疗潜力。
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