Cell：小胶质细胞导致阿尔茨海默Aβ沉积加剧、认知缺陷的新机制
近来的研究揭示了小胶质细胞及其受体在神经退行性疾病中影响Aβ蛋白和髓鞘碎片积累的关键作用。但协调小胶质细胞神经保护功能的关键胞内分子仍不清楚。
美国弗吉尼亚大学神经科学系脑免疫学和神经胶质细胞中心JohnR.Lukens团队于2022年10月在CELL杂志发表文章“SYK coordinates neuroprotective microglial responses in neurodegenerative disease”，文章指出SYK调节小胶质细胞的激活和功能，其功能受损与阿尔茨海默病和多发性硬化症等神经退行性疾病模型的恶化有关。
小胶SYK信号的缺失加剧AD和MS模型的疾病，SYK调节小胶的增殖和与Aβ的结合，SYK是小胶激活和AKT/GSK3b信号转导的关键调节因子，小胶质细胞对神经毒性物质的吞噬清除依赖于SYK。
图一：小胶质细胞SKY缺失导致5xFAD小鼠Aβ负荷量增加和斑块组成改变
1. 小胶质细胞中SYK信号限制Aβ累积
研究人员采用转基因小鼠策略，构建了小胶SKY条件性敲除的AD模型小鼠5xFADSykΔDMG（Sykfl/flCx3cr1ERT2Cre 5×FADmice），断奶后予他莫昔芬2周食物诱导SKY缺失，结果显示小胶SKY信号在控制Aβ聚集和紧凑方面发挥关键作用，SYK信号缺失小鼠皮层、海马、丘脑的Aβ蛋白积累增加，将Aβ压实成斑块的效率更低，Aβ斑块更具丝状密度更低，异常斑块的球度低于对照组。ELISA结果显示，模型组Aβ40和Aβ42的可溶性水平高于对照组。
图二：5xFAD小鼠小胶质细胞SYK缺失对神经元健康造成负面影响并加重AD相关行为
2. 小胶质细胞中SYK缺失导致AD模型小鼠神经元健康和记忆损伤恶化
研究人员采用免疫荧光染色技术进一步评估了神经元的健康状况。SYK信号缺失小鼠大脑皮质中与斑块相关的营养不良神经突起增加，斑块周围过度磷酸化蛋白高度累积，产生神经毒性，细胞死亡增加。
行为学实验提示，在Morris水迷宫测试中存在空间学习障碍和记忆受损，在高架十字迷宫实验中表现出更高水平的冒险和探索行为。
图三：SYK缺乏限制了小胶质细胞的增殖及其与Aβ斑块的关联
3. SYK调节小胶质细胞的增殖及其与Aβ的结合
采用免疫荧光染色技术对小胶质细胞、Aβ蛋白及相关凋亡蛋白进行标记，研究人员观察到，SYK信号缺失小鼠斑块相关的小胶受到损害，且小胶细胞的数量少于对照组，但细胞凋亡并不是小胶数量减少的主要驱动因素。
图四：5xFAD小鼠SYK缺陷小胶质细胞的激活缺陷
4. SYK信号缺失时Aβ诱导的小胶质细胞活化受损
采用Sholl分析评估小胶质细胞形态上的差异，结果显示，SYK信号缺失小鼠海马和皮质区域非斑块相关的小胶质细胞的分支突起显著增多。主成分分析显示，SYK信号的缺失阻断了Aβ存在时小胶质细胞的转录模式的改变。
SYK信号缺失导致小胶质细胞基因显著改变。RNA-SEQ结果显示，SKY信号缺失导致小胶质细胞的脂蛋白酯酶表达显著下降。KEGG分析显示，许多下调基因与神经变性相关，且DAM阶段2的基因下调最为显著。PI3K/AKT信号可以调节AD中与小胶质细胞激活相关过程和通路。磁珠分选实验显示，SKY信号缺失导致AKT和GS3Kβ磷酸化水平降低。
图五：SYK在小胶质细胞摄取和吞噬抗体过程中起关键作用
5. SYK调节Aβ的吞噬
研究人员采用免疫组化的方法测量了小胶的吞噬作用，发现SYK信号缺失的小胶吞噬作用受损。通过腹腔注射脑渗透染料，标记纤维抗体，并采用流式细胞技术以及使用GSK3b抑制剂等，再次证实SYK促进小胶对Aβ的吞噬，在缺乏SYK的情况下GSK3β信号失调会导致巨噬细胞吞噬Aβ功能缺陷。
6. 外源性激活CLEC7A-SYK信号通路促进Aβ清除
CLEC7A是一种在AD病理反应中对小胶激活起重要作用的受体。而SYK是吞噬功能障碍的关键，因此研究人员通过脑立体定位注射向海马脑区注射Aβ-D-葡聚糖和CLEC7A配体，并通过免疫荧光法检测Aβ水平，结果表明CLEC7A刺激的SYK信号可以增强小胶质细胞的吞噬反应。
图六：小胶质细胞中SYK缺失阻碍EAE DAM的形成
7. SYK在脱髓鞘神经炎性疾病中调节DAM的产生
研究人员发现，SKY缺失小鼠出现更重的瘫痪和更严重的脱髓鞘。利用scRNA-seq,发现了6个独特的小胶细胞群。根据小胶的成熟状态及是否受SKY信号影响对小胶细胞进行为时间分析，研究人员揭示了3条潜在途径：
1、从稳态到高代谢和M1途径；
2、到CD36hi途径；
3、到DAM和M2途径。
SYK信号缺失时，更遵循途径2，SYK存在时更遵循途径3。
为了更好地理解DAM集群驱动的生物过程，使用DAM决定性基因做plotKEGG和吞噬相关GO术语，发现共有术语包括“吞噬小体”、“异常吞噬细胞形态”和“小胶质细胞病原体吞噬途径”。
图七：脱髓鞘疾病期间小胶质细胞SYK信号的破坏导致受损的髓鞘碎片积聚和少突胶质细胞发育受损
8. 脱髓鞘病小胶质细胞SYK信号缺陷导致髓鞘碎片堆积和少突胶质细胞增殖受损
SYK缺失小鼠中受损地髓鞘碱性蛋白在脱髓鞘和髓鞘再形成过程中明显增加，内稳态下，小胶中SYK缺乏对少突的数量没有明显影响。但导致了脱髓鞘疾病模型中受损髓鞘清除的显著缺陷。
总 结
文章提出在AD模型小鼠中，小胶质细胞SYK缺失会导致阿尔茨海默病Aβ沉积加剧、神经病理加重和认知缺陷。SYK信号的缺失阻碍了疾病相关小胶质细胞的发展，改变了AKT/GSK3β信号，限制小胶质细胞的吞噬作用。
此外，在脱髓鞘疾病中，SYK信号对小胶质细胞的吞噬和DAM的获取不可或缺。总而言之，这些结果拓宽了对关键的先天免疫信号分子的理解，这些分子促进有益的小胶质细胞功能，对神经毒性物质做出响应。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.09.030
参考文献：
Ennerfelt H, Frost EL, Shapiro DA, Holliday C, Zengeler KE, Voithofer G, Bolte AC, Lammert CR, Kulas JA, Ulland TK, Lukens JR. SYK coordinates neuroprotective microglial responses in neurodegenerative disease. Cell. 2022 Oct 27;185(22):4135-4152.e22. doi: 10.1016/j.cell.2022.09.030. Epub 2022 Oct 17. PMID: 36257314; PMCID: PMC9617784.
编译作者：zouki（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
