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有关抑郁症发展机制的研究,南京医科大学基础医学院药理学系鲁明教授团队在国际权威期刊Cell Reports在线发表题为“CCR5 drives glucose metabolic reprogramming to control microglial synaptic pruning via histone lactylation in a mouse model of depression”的论文。研究发现,小胶质细胞CCR5在抑郁模型中显著升高,通过结合VHL稳定HIF-1α,驱动糖酵解代谢重编程和乳酸积累,并进一步促进组蛋白H4K12乳酰化(H4K12la),激活补体基因表达,诱导异常突触吞噬及抑郁样行为。进一步研究发现,阻断CCR5-乳酸-H4K12la信号轴能够恢复突触稳态并改善抑郁样行为,为抑郁症精准治疗提供了新的理论基础。
在本次研究中,铭泰佳信自主研发的活体脑化学物质实时分析系统发挥了不可替代的关键性作用,为研究提供了实时数据支撑和核心证据链。其毫秒级时间分辨率、微米级空间精度、近无损检测等特性,更真实性地助力研究在活体层面实时捕捉到“CCR5驱动糖酵解-乳酸积累-组蛋白乳酸化这一完整的免疫-代谢-表观遗传信号轴的动态过程,而阻断CCR5-乳酸-H4K12la信号轴能够恢复突触稳态并改善抑郁样行为”,为抑郁症的精准干预提供了坚实的实验依据。

通过目标区域乳酸浓度的在体、实时、动态监测,追踪CSDS应激后CCR5⁺/⁺小鼠海马乳酸水平显著持续升高,而CCR5⁻/⁻小鼠及微胶质细胞特异性敲减CCR5的小鼠则无此变化,直接验证CCR5驱动糖酵解代谢重编程、导致乳酸体内蓄积的分子通路。
验证代谢变化与表观遗传修饰之间的因果联系。通过乳酸浓度实时检测,精确对应乳酸浓度升高的时间窗口与后续H4K12la修饰增强的时序关系,发现乳酸作为信号分子驱动组蛋白H4K12位点乳酸化修饰(H4K12la)。在此基础上,进一步通过向CCR5⁻/⁻小鼠脑内直接注射外源乳酸,并同步利用该系统实时确认海马乳酸浓度的恢复,成功验证了外源乳酸足以“复刻”H4K12la升高、补体基因表达上调及抑郁样行为表型。这一从“代谢物动态变化”到“表观遗传修饰”再到“行为表型”的完整因果链验证,正是得益于该系统提供的精准、连续的代谢物浓度数据。
具体实验如下:
为了寻找驱动抑郁发生过程中小胶质细胞异常激活的关键分子,研究团队首先结合人外周血单细胞RNA测序、CSDS小鼠模型以及组织学分析开展系统筛选。结果发现,CCR5在抑郁患者及抑郁模型小鼠小胶质细胞中均显著升高,且主要定位于海马活化小胶质细胞,提示小胶质细胞CCR5可能参与抑郁发生发展的关键病理过程。

图1:CCR5在抑郁患者及抑郁模型小鼠海马小胶质细胞中显著升高。
进一步研究发现,小胶质细胞特异性敲减CCR5能够显著改善抑郁样行为,并抑制小胶质细胞活化及异常突触吞噬,提示CCR5是调控小胶质细胞病理功能的重要分子。

图2:CCR5缺失改善抑郁样行为并抑制小胶质细胞异常突触修剪。
为了进一步解析CCR5发挥作用的分子机制,研究团队发现,CCR5能够直接结合VHL,阻止VHL介导的HIF-1α降解,从而稳定HIF-1α蛋白并促进糖酵解代谢重编程。糖酵解增强导致乳酸大量积累,为后续乳酰化修饰提供底物。

图3:CCR5结合VHL稳定HIF-1α并促进糖酵解,图D是运用活体脑化学物质实时分析系统检测的乳酸浓度实时变化。
通过乳酸浓度实时变化,进一步机制研究发现,糖酵解产生的大量乳酸促进小胶质细胞组蛋白H4K12乳酰化(H4K12la)水平升高。CUT&Tag分析显示,H4K12la主要富集于补体基因(C1q、C3)启动子区域,从而促进补体表达,最终驱动小胶质细胞异常吞噬突触,导致突触传递障碍。此外,抑制糖酵解能够逆转上述病理改变,而外源乳酸则可重新诱导该过程,进一步证明乳酸-H4K12la信号轴在其中发挥关键作用。

图4:CCR5通过乳酸-H4K12la促进补体表达及异常突触修剪,在此研究环节中,乳酸的实时变化检测起到了关键性作用。
综合以上结果,提出新的作用模型:
正常情况下,小胶质细胞维持能量代谢稳态及突触更新;抑郁状态下,CCR5异常激活,通过结合VHL稳定HIF-1α,驱动糖酵解及乳酸积累,进一步诱导H4K12la富集于补体基因启动子区域,促进补体表达并增强小胶质细胞对突触的吞噬,最终导致突触丢失及抑郁样行为。阻断CCR5-糖酵解-乳酸-H4K12la信号轴可有效恢复突触稳态并改善行为异常。

图5:假说机制图。
结 论
本研究首次揭示了CCR5驱动小胶质细胞免疫-代谢-表观遗传重编程的新机制,阐明CCR5通过结合VHL稳定HIF-1α,促进糖酵解及乳酸积累,触发H4K12la乳酸化,激活补体基因表达,最终驱动异常突触修剪及抑郁样行为。研究进一步证明,干预CCR5-糖酵解-乳酸-H4K12la信号轴能够有效恢复突触稳态并改善行为学异常,为抑郁症精准干预提供了新的理论依据和潜在治疗靶点。
原文链接:https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)00827-2