Adv Sci：STING介导内皮细胞调节少突胶质细胞生成和髓鞘形成
少突胶质前体细胞（OPCs）在发育中的中枢神经系统中广泛迁移，利用血管作为物理支架。虽然OPCs与血管的关联对其迁移至关重要，但对其增殖和少突胶质细胞发育的重要调控机制仍不清楚。
2024年8月13日，中国科学院焦建伟教授团队在Advanced Science 在线发表题为“Endothelial Cells Mediated by STING Regulate Oligodendrogenesis and Myelination During Brain Development”的研究论文。该研究揭示了内皮STING如何维持代谢稳态，并在发育中的新皮质中对少突胶质前体细胞的反应产生作用。（研究所用 AAV. BI30 vectors 、pAAV-FDFT1-AAV. BI30由维真生物助力提供！）
文章主要内容
1.STING表达在大脑发育过程中与内皮细胞密切相关
研究发现，OPCs（少突胶质前体细胞）与血管周围迁移相关，并通过荧光染色证实了发育中的血管与OPCs的密切关联。作者进一步分析了STING在不同细胞类型中的表达，发现其在内皮细胞中的表达最高，且随着脑发育逐渐增加，提示STING在内皮细胞发育中可能发挥作用。
为了研究STING在内皮细胞中的功能，作者开发了内皮细胞特异性STING敲除小鼠（STINGECKO），并通过Western blot（WB）和免疫荧光（IF）证实了STING在这些小鼠脑内皮细胞中的表达减少。血管形态分析显示，STINGECKO小鼠在胚胎和出生后阶段的血管长度、分支点数量和血管直径均减少，说明内皮细胞STING缺失影响了脑血管的发育。
此外，通过实验发现，敲除STING或cGAS会导致内皮细胞增殖和血管生成相关标志物的表达减少，进一步证实STING信号通路对脑发育中的血管生成具有重要作用。
图1
2.内皮STING缺失抑制脑发育期间OPC增殖
由于OPCs在发育中的大脑中与内皮细胞（ECs）相互作用，作者研究了血管发育异常是否会影响OPCs的行为。尽管OPCs的迁移没有受到影响，STINGECKO小鼠的大脑皮层中Olig2+细胞和PDGFRα+OPCs的数量减少。
此外，STING缺失导致BrdU+ PDGFRα+ OPCs的减少，表明内皮STING影响OPCs的增殖。STINGECKO小鼠的大脑中NG2、PDGFRα和OLIG2的表达水平显著降低，而PDGFRα和Olig2的蛋白表达也减少。免疫荧光染色显示，STINGECKO小鼠在P7时OPCs的增殖显著减少。上述结果表明内皮STING的缺失抑制了脑发育过程中OPCs的增殖。
图2
3.内皮STING的缺失改变了发育中大脑中的少突胶质细胞和髓鞘形成
研究发现，STINGECKO小鼠的大脑皮层和胼胝体中OPCs的分化受到了影响。P7时，STINGECKO小鼠的胼胝体中CC1+细胞在Olig2+细胞中的比例减少，MBP和PLP1这两个髓鞘相关蛋白的表达显著下降。P30时，STING缺失导致胼胝体中Olig2+少突胶质细胞的总数减少，MBP和PLP1的表达水平也降低。
电子显微镜检查显示STINGECKO小鼠髓鞘厚度显著减少，但髓鞘轴突直径未受影响。这些结果表明，内皮STING的缺失会扰乱少突胶质细胞的发展和髓鞘的形成。
图3
4.内皮STING的缺失通过抑制胆固醇合成干扰血管生成
作者对小鼠大脑中的WT和STING缺失的ECs进行了RNA-seq，GO分析提示下调的基因富集在胆固醇运输、胆固醇外排和ECs增殖调节相关，而上调的基因富集在组织分泌和细胞基质粘附相关。这些结果暗示STING可能参与了胆固醇合成，而胆固醇合成在血管生成的调节中起重要作用。
研究进一步表明，FDFT1是胆固醇合成的关键基因，其表达受STING通过NF-κB信号通路的调控。敲低FDFT1降低了胆固醇含量和血管生成能力，而过表达FDFT1或用外源性胆固醇处理能够恢复内皮细胞的增殖，表明STING通过促进胆固醇合成在血管生成中发挥重要作用。
5.内皮细胞中STING的缺失通过增加IL17D信号抑制少突胶质细胞生成
STING缺失对内皮细胞的血管生成和少突胶质细胞生成产生影响。RNA-seq分析揭示STING缺失的内皮细胞中，IL17D显著上调，而与胆固醇合成相关的基因则下调。IL17D通过与CD93受体的相互作用，调节少突胶质细胞前体的增殖和发育。胆固醇失调导致IL17D的过量产生，进一步抑制了OPCs的增殖。实验结果表明，IL17D通过CD93受体影响P38MAPK、AKT和mTOR信号通路，从而影响少突胶质细胞的生成。
图5
6.内皮细胞FDFT1或AKT激活剂的过表达能恢复受损的少突胶质细胞生成
研究发现，过表达内皮细胞FDFT1能恢复因内皮STING缺失导致的少突胶质细胞生成障碍。通过共培养原代脑内皮细胞与OPCs，结果显示FDFT1的过表达可以改善OPCs的增殖和分化问题。由于外源性IL17D影响了AKT信号通路，研究还测试了AKT激活剂SC79的效果。结果表明，SC79可以激活AKT，促进OPCs增殖和髓鞘形成。
总的来说，内皮STING缺失通过改变胆固醇合成破坏血管生成，增加IL17D的水平，并通过CD93受体与P38MAPK和AKT/mTOR信号通路相互作用，影响脑发育中的OPCs。
图6
总结展望
内皮细胞中干扰素基因刺激因子（STING）的缺失通过抑制FDFT1，从而减少胆固醇合成，进而破坏了血管生成。此外，内皮细胞代谢稳态的紊乱会增加白介素17D的产生，白介素17D介导从内皮细胞到OPCs的信号传导，抑制少突胶质细胞的发育和髓鞘形成，并导致成年小鼠的行为异常。
总体而言，这些发现揭示了内皮STING如何维持代谢稳态，并在发育中的新皮质中对少突胶质前体细胞的反应产生作用。
参考文献：
Wang W, Wang Y, Su L, Zhang M, Zhang T, Zhao J, Ma H, Zhang D, Ji F, Jiao RD, Li H, Xu Y, Chen L, Jiao J. Endothelial Cells Mediated by STING Regulate Oligodendrogenesis and Myelination During Brain Development. Adv Sci (Weinh). 2024 Aug 13:e2308508. doi: 10.1002/advs.202308508. Epub ahead of print. PMID: 39136074.
编译作者：
brainnews创作团队