Neuron：科学家揭示“黑暗”小胶质细胞通过分泌脂质损害神经元

神经周K

2024-12-30 22:23发布于湖北科普领域创作者

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划重点

01纽约市立大学Pinar Ayata团队在Neuron杂志发表文章揭示了黑暗小胶质细胞通过分泌脂质损害神经元促进AD疾病进展。

02AD患者大脑组织中黑暗小胶质细胞数量显著增多，组学分析发现AD患者大脑组织小胶质细胞ATF4、PKR、PERK相关信号通路的基因富集表达。

03为此，研究人员构建了可特异性抑制和激活小胶质细胞ISR的Eif2A和iPKR品系小鼠。

04结果显示，iPKR品系小鼠皮层黑暗小胶质细胞数量增多，Eif2A小鼠皮层黑暗小胶质细胞数量并没有显著变化。

05此外，iPKR小鼠可促进神经元Tau蛋白磷酸化水平，Eif2A小鼠并不存在类似变化。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

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为维持细胞的正常功能，合成的蛋白质需正确折叠组装，准确定位，适时降解，作为一种保守的整合应激反应（ISR）通过激活多个磷酸激酶、磷酸酶白级联反应，从而维持蛋白质稳态。阿尔茨海默病(AD)中整合应激反应被异常激活。错误折叠蛋白激活应激感应激酶（蛋白激酶R(PKR)、蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)）引起的磷酸化真核翻译起始因子eIF2α是ISR的核心分子事件，启动以转录因子ATF4为典型的翻译，促进ISR相关基因的表达。

在AD和其他神经退行性疾病中存在一类疾病相关的小胶质细胞群，其中一类小胶质细胞表现出内质网（ER）和高尔基池扩张、线粒体改变等细胞应激反应，称为黑暗小胶质细胞。

2024年12月23日纽约市立大学Pinar Ayata团队在Neuron杂志发表文章揭示了黑暗小胶质细胞通过分泌脂质损害神经元促进AD疾病进展。
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AD疾病状态下小胶质细胞存在ISR异常激活

通过透射电镜发现AD患者大脑组织中黑暗小胶质细胞数量显著增多。组学分析也发现AD患者大脑组织小胶质细胞ATF4、PKR、PERK相关信号通路的基因富集表达。在AD模型（5XFAD)小鼠皮层中黑暗小胶质细胞数量显著增多，磷酸化eIF2α阳性的小胶质细胞数量增多，表明AD疾病状态下小胶质细胞存在ISR异常激活。
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图1、AD患者大脑组织“黑暗”小胶质细胞数量增多

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小胶质细胞ISR异常激活促进AD病理

为能够操控小胶质细胞ISR，研究人员构建了可特异性抑制和激活小胶质细胞ISR的Eif2A和iPKR品系小鼠。iPKR品系小鼠皮层黑暗小胶质细胞数量增多，Eif2A小鼠皮层黑暗小胶质细胞数量并没有显著变化。

iPKR小鼠与AD模型小鼠杂交（称为5xFADiPKR 小鼠）后皮层ISR激活的小胶质细胞数量减少，核糖体,溶酶体,Aβ斑块反应相关的基因表达降低，但黑暗小胶质细胞数量并没有进一步增多。此外，这种杂交小鼠疾病相关的小胶质细胞数量减少，Aβ斑块增多，轴突萎缩也加重，小胶质细胞靠近并接触斑块的能力减弱，突触密度减少。Eif2A小鼠与AD模型小鼠杂交（5xFADEif2A小鼠）后皮层黑暗小胶质细胞也并没有发生显著变化。此外，这种杂交小鼠疾病相关的小胶质细胞数量增多，小胶质细胞靠近并接触斑块的能力增强，突触密度增加。此外，iPKR小鼠可促进神经元Tau蛋白磷酸化水平，Eif2A小鼠并不存在类似变化。
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图2、小胶质细胞ISR异常激活促进AD病理

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小胶质细胞ISR异常激活损害

神经元和少突胶质细胞前体细胞

反应性星形胶质细胞通过分泌脂质损害神经元和少突胶质细胞前体细胞。转录因子ATF4可直接调控Fasn基因，该基因编码脂肪酸合成酶（在新脂质生物合成的关键限速酶）。5XFAD和5xFADiPKR 小鼠小胶质细胞Fasn基因表达上调。离体细胞实验发现激活ISR后长链磷脂、鞘磷脂、甾醇酯和甘油水平增多。离体培养的神经元在接受激活小胶质细胞ISR的培养基后可增加神经元放电频率，抑制ISR或 FASN抑制剂后可阻断这种促进作用。激活ISR也可减少少突胶质细胞前体细胞数量，FASN抑制剂后可阻断这种减少。5XFAD小鼠在接受3周的FASN抑制剂处理后可减少突触的丢失。
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图3、小胶质细胞ISR异常激活损害神经元和少突胶质细胞前体细胞

总结

本文发现疾病相关的小胶质细胞中存在整合应激反应异常激活的小胶质细胞，通过分泌脂质损害神经元，加重AD疾病进程。

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【参考文献】

Flury et al., A neurodegenerative cellular stress response linked to dark microglia and toxic lipid secretion, Neuron (2024),

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2024.11.018

文章中图片均来自于原文

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