? 在神經(jīng)科學領域,阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease,AD)一直是研究的焦點。這是一種慢性神經(jīng)退行性疾病,如同大腦的 “橡皮擦”,無情地抹去患者的記憶,破壞他們的認知功能。AD 的病理特征十分復雜,其中細胞外淀粉樣 β(amyloid-β,Aβ)斑塊的沉積和神經(jīng)元內(nèi)由聚集 tau 蛋白組成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)的積累,是兩大標志性變化。而小膠質(zhì)細胞的激活,尤其是在 Aβ 斑塊周圍的激活,也成為了 AD 病理過程中的關鍵環(huán)節(jié)。
在眾多與 AD 風險相關的基因中,髓細胞觸發(fā)受體 2(triggering receptor expressed on myeloid cells 2,TREM2)脫穎而出。它是一種主要表達于小膠質(zhì)細胞的細胞表面受體,在小膠質(zhì)細胞對 Aβ 的反應中發(fā)揮著重要作用,比如參與 Aβ 的清除等。然而,TREM2在 tau 病理和神經(jīng)退行性變中的角色卻如同迷霧,充滿了爭議。有些研究表明,TREM2基因敲除(knockout,KO)或其 R47H 變異體可能通過減弱小膠質(zhì)細胞反應來減輕 tau 病理;但也有研究發(fā)現(xiàn),TREM2缺失會加劇 tau 積累和擴散,促進腦萎縮。這些相互矛盾的結(jié)果,讓 TREM2在 tau 病理中的作用變得撲朔迷離,也促使科學家們深入探索其中的奧秘。
為了揭開 TREM2在 tau 病理和神經(jīng)退行性變中的神秘面紗,美國梅奧診所(Mayo Clinic)的研究人員開展了一項深入研究。他們構建了微膠質(zhì)細胞特異性誘導表達人野生型 TREM2(TREM2-WT)或 R47H 變異體(TREM2-R47H)的小鼠模型,并與 PS19 tauopathy 小鼠模型雜交。通過一系列實驗,研究人員發(fā)現(xiàn),增強 TREM2WT表達能適度降低可溶性磷酸化 tau 水平,對神經(jīng)元完整性有一定的保護作用;而 TREM2-R47H 過表達則呈現(xiàn)出功能喪失的表型,對 tau 水平、神經(jīng)退行性變和小膠質(zhì)細胞激活均無顯著影響。該研究成果發(fā)表在《Journal of Neuroinflammation》雜志上,為 AD 或其他 tauopathies 的治療提供了重要的理論依據(jù)。
研究人員為開展這項研究,主要運用了以下關鍵技術方法:一是構建小鼠模型,通過基因敲入策略建立微膠質(zhì)細胞特異性表達 TREM2的小鼠模型,并與 PS19 小鼠雜交;二是單細胞 RNA 測序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq),用于分析小膠質(zhì)細胞的分子特征;三是免疫熒光染色,對腦切片中的相關蛋白進行染色觀察;四是 Western blotting 和 ELISA,檢測蛋白水平。
研究結(jié)果主要包括以下幾個方面:
- 小鼠模型的特征鑒定:研究人員成功構建了微膠質(zhì)細胞特異性 PS19-TREM2誘導小鼠模型。通過 qPCR 和 Western blotting 分析發(fā)現(xiàn),誘導組小鼠的人 TREM2 mRNA 和蛋白水平顯著升高,且 TREM2和 GFP 與小膠質(zhì)細胞標記物 Iba1 共定位,證實了 TREM2在小膠質(zhì)細胞中的特異性表達。
- TREM2-WT 對 tau 病理的影響:通過免疫熒光染色和 ELISA 檢測發(fā)現(xiàn),雖然在大多數(shù)腦裂解物組分中,PS19-TREM2-WT 誘導組和對照組的 tau 水平無顯著差異,但在 RIPA 組分中,誘導組的 p-tau 水平顯著低于對照組,這表明 TREM2-WT 表達對 tau 病理有一定的影響。
- TREM2-WT 對神經(jīng)退行性變的影響:對神經(jīng)元標記物 NeuN 進行免疫熒光染色并量化側(cè)腦室面積和神經(jīng)元層厚度,結(jié)果顯示 PS19-TREM2-WT 誘導組的 DG 層厚度略有增加,提示 TREM2-WT 表達對神經(jīng)退行性變有輕度保護作用,而 TREM2-R47H 則無此效果。
- TREM2對小膠質(zhì)細胞的影響:Iba1 染色表明 TREM2表達不改變小膠質(zhì)細胞密度。scRNA-seq 分析發(fā)現(xiàn),TREM2-WT 表達激活了疾病相關小膠質(zhì)細胞(disease-associated microglia,DAM)的特征,而 TREM2-R47H 激活能力較弱。
研究結(jié)論和討論部分指出,增強 TREM2WT表達能強烈激活小膠質(zhì)細胞的 DAM 特征,但對 tau 病理和神經(jīng)退行性變的影響較為有限。這可能是因為在缺乏 Aβ 沉積的純 tauopathy 模型中,TREM2的保護作用受到限制。而 TREM2-R47H 表現(xiàn)出功能喪失的表型,與之前研究中其在不同模型中的作用差異可能與遺傳背景和 TREM2相互作用蛋白的差異有關。
總的來說,這項研究為 TREM2在 tau 病理和神經(jīng)退行性變中的作用提供了重要的見解,雖然 TREM2激活對 tau 病理和神經(jīng)退行性變的改善作用有限,但也為未來開發(fā)針對 AD 或其他 tauopathies 的治療策略提供了新的方向,比如進一步探索 TREM2在 Aβ 和 tau 共同存在背景下的作用機制,以及優(yōu)化 TREM2相關的治療靶點等。(子科生物報道)