Immunity：科学家揭示小胶质细胞依赖的APOE内吞和异常聚集促进AD发生

神经周K

2024-10-18 22:50发布于湖北科普领域创作者

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划重点

01慕尼黑工业大学研究团队在Immunity杂志上发表文章，揭示小胶质细胞依赖的APOE内吞和异常聚集促进AD发生。

02研究发现ApoE主要表达在星形胶质细胞，少量表达在神经元、少突胶质细胞、小胶质细胞上。

03通过构建ApoE敲入模型小鼠，研究人员发现敲除ApoE后5xFAD小鼠可溶性和非可溶性Aβ沉积减少。

04免疫荧光实验发现ApoE-Halo与纤维状Aβ存在共定位，且在3.5月龄和6月龄5xFAD ApoE-Halo小鼠中这一比例分别达到82%和69%。

05此外，研究人员发现抑制胆固醇合成可促进Aβ斑块形成。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

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病理性蛋白异常聚集是阿尔茨海默病（AD）发生的重要病理机制。载脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)参与脂蛋白的转化与代谢过程,是阿尔茨海默病（AD）的最相关风险基因之一。已有多个ApoE在AD疾病发生中的作用机制，但ApoE是否可以作用蛋白异常聚集促进AD的发生尚未知。

2024年10月15日慕尼黑工业大学Mikael Simons研究团队在Immunity杂志上发表文章揭示小胶质细胞依赖的APOE的内吞和异常聚集促进AD的发生。
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ApoE异常聚集促进Aβ形成

研究人员通过构建ApoE敲入模型小鼠（简称ApoE-Halo小鼠）发现ApoE主要表达在星形胶质细胞，少量表达在神经元、少突胶质细胞、小胶质细胞上。ApoE-Halo小鼠与AD模型小鼠（5xFAD小鼠）杂交后并没有观察到MX04标记的淀粉样蛋白 β (Aβ) 沉积的变化。敲除ApoE后5xFAD小鼠可溶性和非可溶性Aβ沉积减少。敲入ApoE几乎不影响胆固醇，但敲除ApoE显著增加胆固醇浓度。

免疫荧光实验发现ApoE-Halo与纤维状Aβ存在共定位，在3.5月龄和6月龄5xFAD ApoE-Halo小鼠中这一比例分别达到82%和69%。免疫电镜发现在5xFAD ApoE-Halo小鼠皮层中发现鼠源性ApoE聚集体，在AD患者皮层中发现人源性ApoE聚集体，这种沉积与Aβ共定位。2月龄5xFAD小鼠皮层注射鼠源性ApoE聚集体可增加Aβ沉积。进一步实验发现ApoE聚集体可促进Aβ的形成。

5xFAD小鼠分别在接受人源性ApoE3和ApoE4聚集体后均可促进Aβ的沉积。此外，研究人员将人源性ApoE3和ApoE4分别敲入小鼠，构建APOE3 KI和APOE4 KI小鼠，在与5xFAD小鼠杂交后均可促进Aβ的沉积。离体实验发现相对于ApoE3，孵育重组ApoE4聚集体引起更快Aβ的形成和聚集。2月龄5xFAD小鼠皮层注射重组ApoE4聚集体，而不是ApoE3聚集体，可促进Aβ的形成。
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图1、ApoE异常聚集促进Aβ形成


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小胶质细胞参与ApoE依赖的Aβ斑块形成过程

免疫荧光实验发现5xFAD ApoE-Halo小鼠中ApoE和MX04阳性Aβ存在于小胶质细胞胞体的溶酶体中。5xFAD小鼠在接受CSF1R 抑制剂PLX5622清除小胶质细胞后小胶质细胞内的MX04阳性Aβ斑块减少。5xFAD ApoE敲除小鼠在接受可溶性鼠源性ApoE后促进Aβ斑块形成，在清除小胶质细胞后可减少Aβ斑块，表明小胶质细胞参与ApoE依赖的Aβ斑块形成过程。

离体细胞实验发现使用氯喹 、bafilomycin或leupeptin阻断溶酶体降解后可增加小胶质细胞内的Aβ斑块。5xFAD小鼠在接受氯喹注射后可促进Aβ斑块形成。通过CRISPR-Cas9技术敲低小胶质细胞髓系细胞触发受2(TREM2)表达后可促进Aβ斑块形成，这种作用在体实验也进一步得到验证。
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图2、小胶质细胞参与ApoE依赖的Aβ斑块形成过程


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抑制胆固醇合成促进Aβ斑块形成

生理状态下APOE与脂质共存。研究人员构建脂质化的APOE重组蛋白和无脂的APOE重组蛋白，结果发现脂质化的APOE重组蛋白可被细胞摄入，更加有效的增加Aβ斑块形成。脂化的APOE颗粒在进入内溶酶体腔室后发生脱脂，进而使APOE更加容易聚集。离体细胞实验发现荧光探针标记的胆固醇衍生物可以快速从脂化的APOE颗粒脱离。5xFAD小鼠在注射荧光探针标记的胆固醇后在小胶质细胞内可检测到该探针，分子实验也发现小胶质细胞内胆固醇合成减少。敲除胆固醇关键合成酶Fdft1可促进5xFAD小鼠Aβ斑块形成。
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图3、抑制胆固醇合成促进Aβ斑块形成

总结

本文揭示了ApoE可形成异常聚集蛋白随后被小胶质细胞摄取后促进Aβ斑块形成。


【参考文献】

Kaji et al., Apolipoprotein E aggregation in microglia initiates Alzheimer’s disease pathology by seeding β-amyloidosis, Immunity (2024), 

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