在大脑这个复杂的“城市”中，神经元之间的“电线”——轴突，需要“绝缘层”——髓鞘的保护才能高效传导信号。制造和维护髓鞘的“工程师”，就是少突胶质细胞。当“绝缘层”受损，如发生在多发性硬化（Multiple Sclerosis, MS）这种疾病中，就会出现信号传导障碍，导致各种神经功能缺损。在MS等神经系统疾病中，一个常见的现象是保护大脑的“海关”——血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）被破坏。这时，血液中的各种成分，包括一种名为纤维蛋白原（Fibrinogen）的凝血蛋白，便会渗入大脑“城市”。之前在小鼠模型中的研究表明，纤维蛋白原可能会“捣乱”，抑制少突胶质前体细胞分化为成熟的、能制造髓鞘的细胞，从而阻碍修复。然而，这个来自小鼠的“警告”对人类“工程师”是否同样适用？它对处于不同“工龄”（发育阶段）和“年龄”的人少突胶质细胞影响是否一致？这些问题尚不清楚。为了解决这些疑问，一支研究团队在《Journal of Neuroscience Research》上发表了一项重要研究，首次系统揭示了纤维蛋白原对人类少突胶质细胞的复杂且依赖于谱系阶段的双重作用。
为了探究纤维蛋白原对人类少突胶质细胞谱系的影响，研究人员采用了互补的细胞模型体系。首先，他们利用人诱导多能干细胞（iPSC）定向分化为早期的少突胶质前体细胞（OPCs），以研究对发育早期细胞的影响。其次，他们从接受手术的儿科（2.5-18岁）和成人（26-65岁）患者脑组织中分离出原代少突胶质细胞，并进一步分为较晚期的前体细胞（A2B5+）和成熟细胞（A2B5-），以评估年龄和成熟度的影响。关键技术方法包括：1) 细胞功能分析：使用排列的聚乳酸纳米纤维培养体系评估细胞的髓鞘包裹能力；2) 信号通路检测：通过免疫荧光检测下游效应分子pSMAD1/5/9的核转位，评估骨形态发生蛋白（Bone Morphogenetic Protein, BMP）信号通路的激活；3) 转录组学分析：对纤维蛋白原处理后的iPSC-OPCs和原代成熟OLs进行批量RNA测序（RNA-seq），并进行基因集富集分析（GSEA）；4) 临床样本验证：对MS患者死后脑组织（包括慢性活动性、慢性非活动性、活动性病灶及正常表现白质）进行免疫组化染色，检测纤维蛋白与少突胶质细胞标志物SOX10的共定位，并重新分析已发表的单核RNA测序数据，评估病灶内OLs的BMP信号活性。
3.1 纤维蛋白原抑制人OPCs的分化
研究人员使用iPSC来源的早期少突胶质谱系细胞（OPCs）进行研究。他们发现，纤维蛋白原处理虽然不影响细胞存活，但显著减少了表达成熟标志物O4的细胞比例。通过流式细胞术分析发现，O4阳性细胞减少的同时，表达星形胶质细胞标志物CD49f的细胞比例呈增加趋势，甚至出现了一群同时表达O4和CD49f的“杂交”细胞，这表明纤维蛋白原可能将OPCs的分化方向“误导”向了星形胶质细胞谱系。RNA测序结果进一步支持了分化受抑制的结论，显示与细胞间粘附、髓鞘形成相关的基因下调，而与细胞周期相关的通路被上调。这些发现与之前在啮齿类动物中的研究一致，证实了纤维蛋白原对人类早期OPCs分化能力的抑制作用。
3.2 人原代OLs对纤维蛋白原的反应具有年龄和成熟度依赖性功能反应
当研究转向从人脑组织直接分离的原代少突胶质细胞时，出现了有趣且相反的发现。纤维蛋白原对细胞的存活同样没有显著影响。然而，在功能性的纳米纤维包裹实验中，效果取决于细胞的供体年龄和谱系成熟阶段。对于成人来源的细胞，纤维蛋白原显著增强了成熟少突胶质细胞（A2B5-）的包裹能力，但对晚期前体细胞（A2B5+）没有影响。相反，对于儿童来源的细胞（其A2B5+细胞更类似于前体细胞），纤维蛋白原显著降低了A2B5+细胞的包裹能力，而对成熟细胞（A2B5-）无影响。对纤维蛋白原处理后的成人成熟OLs进行RNA测序发现，胆固醇合成等脂质代谢通路显著上调，这与髓鞘形成功能增强相符。
3.3 纤维蛋白原通过BMP通路在少突胶质细胞谱系中传递信号
为了探究上述双重作用的机制，研究人员检测了BMP信号通路。免疫荧光实验显示，无论在iPSC-OPCs还是原代成熟OLs中，短时间暴露于纤维蛋白原都能引起下游信号分子pSMAD1/5/9的核转位，表明BMP通路被激活。这种激活可被BMP通路抑制剂DMH1所阻断。转录组学分析显示，在纤维蛋白原处理的成熟OLs中，BMP通路靶基因显著富集；而在iPSC-OPCs中，BMP通路富集趋势不明显，这可能与细胞周期通路的强烈上调掩盖了其他变化有关。这表明，虽然纤维蛋白原在谱系早期和晚期都能激活BMP通路，但下游的基因响应和细胞命运却截然不同。
3.4 MS病灶中的OLs存在BMP信号富集并与纤维蛋白原共定位
为了验证体外发现的临床相关性，研究进行了两方面工作。首先，重新分析已发表的MS脑组织单核RNA测序数据，发现少突胶质细胞中的BMP信号特征在慢性活动性病灶中富集程度最高，在对照组组织中最低。其次，对MS患者的脑组织切片进行免疫荧光染色，使用SOX10标记所有少突胶质谱系细胞。结果在慢性活动性、慢性非活动性、活动性病灶以及正常表现白质中，都观察到了纤维蛋白原与SOX10阳性少突胶质细胞的共定位，证明了纤维蛋白原在MS病理环境下与靶细胞直接接触的可能性。
本研究首次在人类细胞模型中系统阐明了纤维蛋白原对少突胶质细胞的作用具有谱系阶段依赖性的双重性。在发育早期（iPSC-OPCs）和儿童来源的更接近前体的细胞中，纤维蛋白原通过激活BMP信号，抑制其向成熟少突胶质细胞分化，并可能将其推向星形胶质细胞谱系，同时促进细胞增殖。而在成人来源的成熟少突胶质细胞中，纤维蛋白原同样激活BMP信号，却显著增强了细胞的髓鞘包裹能力，并上调了脂质合成相关基因。这种截然不同的功能输出，揭示了相同信号通路在不同细胞状态下的可塑性。
该研究的结论具有重要的理论和临床意义。它突破了以往基于啮齿动物研究认为纤维蛋白原纯粹抑制髓鞘再生的观点，提供了一个更复杂、更接近人类生理病理实际的图景。在MS的背景下，这一发现有助于解释病灶内髓鞘再生失败的可能机制：在疾病活动期，血脑屏障破坏导致纤维蛋白原渗入，它可能一方面“拖后腿”，阻碍新的少突胶质前体细胞分化成熟以补充细胞库；另一方面又“推一把”，激励病灶边缘尚存的成熟少突胶质细胞努力工作，增强包裹能力，尝试进行修复。最终，当可用的成熟细胞耗竭，而新细胞的补充又被阻断时，髓鞘再生就会失败。这项工作强调了在未来开发针对纤维蛋白原或BMP通路的治疗策略时，精确 timing（时机）和 target（靶点） 的极端重要性，盲目地全面抑制可能反而会损害那些有益的修复作用。研究结果不仅深化了对MS病理机制的理解，也为其他涉及血脑屏障破坏和纤维蛋白沉积的神经系统疾病（如脑卒中、创伤性脑损伤、神经退行性疾病）的研究提供了新的思路。
