《SCIENCE ADVANCES》：TPM1 drives cytoskeleton-immunometabolism coupling and LGALS9/CD45-mediated neuroinflammatory propagation in retinitis pigmentosa
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视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）是最常见的遗传性视网膜变性疾病，其特征为进行性光感受器丧失，目前尚无获批的疾病修饰治疗。尽管由小胶质细胞驱动的神经炎症会加速RP进展，但维持该过程的机制仍不清楚。通过对视网膜变性10（rd10）小
视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）是最常见的遗传性视网膜变性疾病，其特征为进行性光感受器丧失，目前尚无获批的疾病修饰治疗。尽管由小胶质细胞驱动的神经炎症会加速RP进展，但维持该过程的机制仍不清楚。通过对视网膜变性10（rd10）小鼠进行整合多组学分析，研究人员鉴定出原肌球蛋白1（tropomyosin 1，TPM1）这一此前未被认识的细胞骨架-免疫调控因子，其可统筹RP中的空间性神经炎症。Tpm1基因缺失可减轻小胶质细胞反应性并保护视觉，而过表达则通过4条相互锁定的轴线触发自我强化性炎症：(i) TPM1介导活化蛋白-1（activator protein-1，AP-1）过度激活，并通过丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）激酶/细胞外信号调节激酶3（extracellular signal-regulated kinase 3，ERK3）依赖性MAPK信号启动衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）；(ii) SASP随后介导吞噬功能降低；(iii) Tpm1-Apoe/Fabp5轴失衡促发脂滴蓄积并伴随胆固醇结晶形成；(iv) 半乳糖凝集素-9（galectin-9，LGALS9）/CD45介导的小胶质细胞间信号传导将炎症信号传播至整个视网膜。该研究将TPM1重新界定为自我维持性神经退行循环中的枢纽，其中细胞骨架功能障碍驱动免疫代谢崩溃。这些发现揭示了以TPM1枢纽——尤其是LGALS9/CD45轴——为靶点的精准治疗策略，可在维持视网膜稳态的同时打断炎症循环。
本文发表于《SCIENCE ADVANCES》，聚焦遗传性视网膜退行性疾病视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）中的小胶质细胞病理机制。RP长期被视为以光感受器原发损伤为核心的疾病，但越来越多证据表明，小胶质细胞介导的神经炎症并非单纯伴随现象，而是推动病程扩展的重要动力。现有研究虽然已经证明抑制小胶质细胞可延缓rd1、rd10等模型中的光感受器丢失，但导致小胶质细胞持续活化、空间扩散并破坏视网膜稳态的上游分子机制并不明确，因而也缺乏足够精准、既能抑制病理炎症又不损害小胶质细胞生理功能的干预靶点。在此背景下，研究人员围绕细胞骨架蛋白原肌球蛋白1（tropomyosin 1，TPM1）展开系统研究，试图阐明其是否为连接细胞骨架重塑、炎症激活与代谢异常的关键枢纽。
研究人员以rd10小鼠为主要体内模型，结合单细胞转录组学、空间定位分析及多种功能实验，系统解析了TPM1在RP中的病理作用。研究证实，TPM1在rd10视网膜中随病程进展而持续上调，且主要富集于外丛状层（outer plexiform layer，OPL）小胶质细胞。Tpm1沉默可抑制小胶质细胞活化、减少炎症因子表达、减轻光感受器凋亡并改善视网膜电生理功能；相反，小胶质细胞特异性过表达Tpm1则会加剧炎症、推动光感受器死亡并导致视觉功能恶化。进一步机制研究表明，TPM1通过AP-1（转录因子复合体）过度激活、衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）形成、吞噬功能下降、Apoe/Fabp5依赖性脂质失衡以及LGALS9/CD45介导的小胶质细胞间通讯，共同构建自我强化的神经炎症环路。该研究的重要意义在于，它将RP从“光感受器细胞自主性退变”重新拓展为“空间协调的炎症微环境驱动性疾病”，并提出TPM1及其下游LGALS9/CD45轴作为潜在精准治疗靶点。
本研究主要采用以下关键技术方法：以The Hong Kong Polytechnic University动物平台来源的rd10和C57BL/6J小鼠为样本，开展玻璃体腔注射siRNA、视网膜下腔注射AAV、视网膜电图（electroretinogram，ERG）、免疫荧光、流式细胞术与荧光激活细胞分选（fluorescence-activated cell sorting，FACS）、单细胞RNA测序（scRNA-seq）、CellChat细胞通讯分析、SCENIC转录因子调控分析、单细胞加权基因共表达网络分析（scWGCNA），并结合BV2细胞、原代小胶质细胞、杆/锥光感受器培养、条件培养基刺激、脂滴与游离胆固醇染色及qPCR等进行功能验证。
在结果部分，研究首先在“Spatiotemporal dysregulation of microglial Tpm1 drives neuroinflammation in RP”中证明，小胶质细胞Tpm1存在明确的时空失调。通过qPCR、Western blot、整片视网膜免疫染色、FACS分选后转录检测及流式分析，研究人员发现rd10视网膜自P19至P25阶段TPM1逐步升高，尤其在OPL内TPM1阳性小胶质细胞显著扩增，并与光感受器丢失动态相吻合。该部分结论是：Tpm1异常积累是RP中小胶质细胞介导神经炎症的重要驱动因素。
在“Targeted Tpm1 knockdown suppresses neuroinflammatory cascades and preserves retinal integrity in RP”中，研究人员通过玻璃体腔注射siTpm1评价Tpm1抑制的治疗价值。结果显示，Tpm1沉默减少了CD68阳性活化小胶质细胞，抑制其向外核层（outer nuclear layer，ONL）迁移，并下调Tnfα、Il1b、Il6、Cox2、Nos2等炎症分子。同时，锥细胞密度及外/内节长度增加，TUNEL阳性细胞减少，ONL厚度恢复，凋亡相关基因Bax与Caspase-3下降而Bcl2升高，ERG的a波与b波振幅明显改善。该部分说明：靶向Tpm1能够恢复小胶质细胞稳态并保护视网膜结构与功能。
在“Tpm1 amplification in microglia drives a neuroinflammatory-apoptotic axis in RP”中，研究人员利用AAV-Cx3cr1-Tpm1-EGFP在小胶质细胞中过表达Tpm1，以建立因果关系。结果显示，Tpm1升高使OPL中CD68阳性小胶质细胞增加并呈肥大胞体、树突缩短的活化形态，伴随Tnfα、Il1b、Il6、Cox2上调。与此同时，锥光感受器密度下降、外/内节缩短、ONL内TUNEL阳性细胞增加，Bax和Caspase-3升高，ERG功能恶化。该部分表明：小胶质细胞Tpm1升高足以驱动炎症-凋亡联动轴并加速RP进展。
在“Single-cell transcriptomics reveals Tpm1-driven microglial heterogeneity in RP”中，scRNA-seq将小胶质细胞划分为静息小胶质细胞、增殖小胶质细胞、3个疾病相关小胶质细胞（disease-associated microglia，DAM）亚群及2个炎症相关小胶质细胞亚群。研究发现，Tpm1在DAM2中显著上调，DAM2富集NF-κB、TNF、Toll样受体、MAPK及凋亡相关通路。随后，研究人员将Tpm1过表达的小胶质细胞条件培养基作用于杆细胞与661W锥细胞，观察到Bax和Caspase-3上调、Bcl2下调及细胞活力降低。该部分说明：DAM2是TPM1依赖的关键致病亚群，且TPM1通过旁分泌炎症信号增强小胶质细胞-光感受器串扰。
在“Tpm1 orchestrates microglial senescence and reduced phagocytosis in RP pathogenesis”中，研究人员借助scWGCNA识别出与DAM2密切相关的共表达模块，富集于细胞周期、P53、凋亡与细胞衰老通路，并筛得Ccnb2、Tubb4b、Bnip3、Ctsd、Apoe、Igf1、Tuba1c等衰老相关基因。GSEA提示DAM2中SASP显著增强，原代小胶质细胞和rd10视网膜中相关衰老标志均上升。进一步检测发现，Cd14、Axl、Itgb1等吞噬相关分子下调，且Tpm1过表达的小胶质细胞对凋亡杆细胞和锥细胞的吞噬清除能力下降。该部分结论为：Tpm1积累促发小胶质细胞衰老及SASP形成，并继而削弱吞噬清除，导致细胞碎片堆积和炎症放大。
在“Activator protein-1 signaling mediates Tpm1-driven neuroinflammatory cascades via MAPK kinase/extracellular signal–regulated kinase 3–dependent MAPK signaling in RP”中，SCENIC分析提示Fos、Fosb、Jun、Junb、Jund、Egr1、Egr2、Spi1、Atf3等转录因子活性增强，其中AP-1最为关键。应用AP-1抑制剂T-5224后，Tpm1过表达所致的小胶质细胞活化、炎症因子升高及SASP增强均被抑制，同时锥细胞密度、外/内节长度和ONL厚度得到改善，TUNEL阳性细胞减少。进一步分析表明，DAM2中Mapkapk2（MK2）和Mapk6〔ERK3〕升高；在BV2细胞中，MK2-IN-3或siMapk6均可阻断Tpm1诱导的Jun/Fos转录上调。该部分说明：TPM1通过MK2/ERK3依赖性MAPK信号激活AP-1，从而启动炎症与衰老转录程序。
在“Tpm1 modulates Apoe/Fabp5-mediated lipid dysregulation in microglia in RP”中，研究人员发现Tpm1过表达的DAM2发生明显代谢重编程，PPAR信号、铁离子稳态及胆碱代谢等通路富集，且Apoe、Fabp5、Apoc1、Plin2、Lypla1等脂质/胆固醇代谢相关基因上调。组织和细胞水平均显示Nile Red阳性脂滴、BODIPY C11阳性中性脂质及Filipin阳性游离胆固醇增加。Apoe/Fabp5沉默可显著抑制这些脂质积聚，并减弱Tpm1诱导的Tnfα、Il1b、Il6、Cox2升高。该部分表明：Tpm1-Apoe/Fabp5轴是小胶质细胞脂毒性和炎症放大的关键机制。
在“Spatiotemporal propagation of Tpm1-driven neuroinflammation through Lgals9/Cd45 signaling axis in RP”中，研究人员发现Tpm1高表达的DAM2伴随邻近iMG
1亚群扩增，后者显著富集NOD样受体、NF-κB、TNF和Toll样受体信号。CellChat分析显示DAM2是优势“发送者”，GALECTIN通路是关键通讯网络，其中Lgals9-Cd45是主要配体-受体对。实验进一步表明，Tpm1过表达可上调Cd45；若在供体小胶质细胞中沉默Cd45，其条件培养基诱导受体小胶质细胞炎症因子上升的作用显著减弱。另一方面，在受体小胶质细胞中沉默Lgals9，同样可阻断MCM2诱导的炎症与SASP标志升高。该部分说明：LGALS9/CD45轴介导了Tpm1驱动的小胶质细胞间炎症传播和空间扩散。
讨论部分的核心在于，研究人员将TPM1定义为RP神经炎症传播的中心调控因子，并提出4条彼此耦联的机制链：其一，TPM1通过MK2/ERK3-MAPK通路诱导AP-1过度活化；其二，AP-1驱动SASP形成，造成吞噬功能减退；其三，Tpm1-Apoe/Fabp5轴引发脂滴积累与胆固醇结晶，形成免疫代谢失衡；其四，LGALS9/CD45依赖性细胞间通讯将局灶炎症扩展为全视网膜炎症。文章强调，这一框架不仅解释了局部光感受器死亡如何演化为广泛神经炎症，也提示RP病理认识需要从神经元中心模型转向小胶质细胞驱动模型。研究同时指出，TPM1相关通路可能与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）和帕金森病（Parkinson’s disease，PD）中的神经炎症机制具有共通性。
研究结论部分可译为：本研究确立了TPM1是RP中神经炎症传播的关键组织者，揭示其在小胶质细胞内兼具调控细胞骨架重塑与免疫代谢重编程的双重作用。通过对rd10模型的多模态解析，研究显示TPM1过表达的疾病相关小胶质细胞通过4种相互联系的机制调控神经炎症和光感受器退变：(i) TPM1介导的AP-1过度反应通过MK2/ERK3依赖性MAPK信号启动SASP产生；(ii) SASP随后介导吞噬能力下降；(iii) Apoe/Fabp5介导的脂质失衡诱发致病性脂滴蓄积和胆固醇结晶；(iv) 由LGALS9/CD45轴支配的Tpm1表达小胶质细胞与邻近小胶质细胞之间的串扰，加速持续性空间炎症扩散。这些发现破解了视网膜神经退行研究中的一个长期悖论，即局灶性光感受器凋亡如何传播为全局性视网膜神经炎症，并提供了退变级联中肌动蛋白动力学-免疫代谢耦联的首个证据。该机制框架超越RP本身，也为TPM1失调相关的AD和PD中的神经炎症调控提供了启示。
