《细胞》：科学家发现治疗阿尔茨海默病的全新靶点！

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《细胞》：科学家发现治疗阿尔茨海默病的全新靶点！& w" E) x; B4 v% a- t: K& L5 c
来源：奇点糕 2022-10-27 16:45
% a0 F0 ^) |: ~! n( T: ~4 c# q  Q随着老龄化人口的增多，神经退行性疾病，例如阿尔茨海默病（AD），已经成为世界上最重大的公共健康问题之一。- u; |: e! d3 ?6 b( D6 U# j$ ~4 {
随着老龄化人口的增多，神经退行性疾病，例如阿尔茨海默病（AD），已经成为世界上最重大的公共健康问题之一。
. J& ?5 m  A8 J+ \" f4 _; w神经退行性疾病通常是由于中枢神经系统中神经毒性物质的累积所导致的，包括β淀粉样蛋白（Aβ）和髓鞘碎片等，这些神经毒性物质的累积会促进神经元的损伤和死亡，从而导致认知衰退、运动缺陷、精神障碍等症状。" R  z; n1 I0 @) u# U
小胶质细胞是中枢神经系统中的吞噬细胞，负责清除这些神经毒性物质，从而保护神经元，但是，人们对于调控小胶质细胞神经保护功能的关键分子仍然知之甚少。# q. |7 U6 h' v3 J, P7 d' k, G, ~
近日，由美国弗吉尼亚大学的John R. Lukens领衔的研究团队，在国际顶级杂志《细胞》发表关于神经退行性疾病的最新研究成果[1]。
* e7 W/ `& {0 D& f1 E8 R他们发现小胶质细胞中的脾酪氨酸激酶（SYK）对于其清除Aβ至关重要，在小胶质细胞中敲除SYK会加剧Aβ沉积、AD相关的神经病理以及认知缺陷，而激活SYK可以抑制Aβ累积。
- \( Q& ?/ f% w他们还发现，SYK也调节小胶质细胞吞噬髓鞘碎片，影响多发性硬化症。
  m9 f) g8 U$ F, p# \" N* f总的来说，这项研究揭示了SYK是小胶质细胞在神经退行性疾病中发挥神经保护功能的关键分子，未来有望通过靶向SYK来增强小胶质细胞活性，开发神经退行性疾病的新疗法。9 ~! x" L& b( N) S

' E* z" M. c9 l0 U文章首页截图
  G6 g5 ]; x# T  S" A  YSYK被人们熟知的功能是在适应性免疫受体信号转导中的功能[2]，但是除此之外，SYK也有许多其他的生物学功能，例如它也是小胶质细胞表面受体TREM2、CD33和CD22下游信号通路的核心激酶[3–5]。
* M  M6 d# D! M  H" r" A& q2017年的一项研究发现，在包围Aβ等神经毒性物质的小胶质细胞中，SYK会被激活[6]，这一发现激发了研究人员的兴趣。
, [1 N  P# Z) z3 `+ w& g: r( W为了研究SYK在小胶质细胞中的功能，Lukens团队首先构建了小胶质细胞SYK诱导性敲除的小鼠Sykfl/flCx3cr1ERT2Cre（下文简称为SykΔMG），然后他们将AD模式小鼠（5xFAD）与SykΔMG小鼠杂交，得到5xFAD SykΔMG小鼠。$ k% p' B& j! l9 p7 ?
在小鼠断奶之后，他们用含有他莫西芬的食物喂养小鼠两周，诱导Syk敲除，随后恢复正常饮食，使得外周组织中表达Cx3cr1的免疫细胞可以恢复Syk表达，而长寿的小胶质细胞仍然是Syk敲除的细胞。8 `2 d1 v9 l" E- h6 v7 X; b! j
他们在5xFAD SykΔMG小鼠5个月时检测它们大脑中的Aβ水平，结果发现在小胶质细胞中敲除Syk之后，大脑中Aβ累积显著增加，并且Aβ更偏向于丝状，紧实程度下降。" Q& I" Q( H" L% ]/ I. i6 B
小胶质细胞可以帮助将可溶性Aβ压缩成惰性不溶性纤维，最终形成紧实的斑块。为了检测小胶质细胞SYK对于可溶性和不溶性Aβ的影响，他们利用酶联免疫吸附试验（ELISA）和其他多种方法将Aβ根据溶解度分离，发现敲除了SYK之后，可溶性Aβ水平升高，而不溶性Aβ水平下降，说明小胶质细胞压缩Aβ能力降低。2 a9 l# a& O/ l3 _5 K9 ~: @" f/ s
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小胶质细胞中敲除SYK促进AD小鼠大脑中Aβ累积
  Y4 b+ @6 C* Y5 W那么小胶质细胞中的SYK是否会影响神经元健康呢？) y4 p. L1 }! {4 v% y2 g
于是Lukens团队进行了进一步检测，发现敲除小胶质细胞中的SYK之后，在5个月大的5xFAD SykΔMG小鼠大脑中，Aβ斑块附近的营养不良神经突比例显著增加，下丘脑中神经元死亡数目增加，因此，小胶质细胞中的SYK活性对于维持神经元健康至关重要。/ C: \. Y! }# L  }
为了进一步研究小胶质细胞SYK活性对于大脑功能的影响，他们对4个月大的5xFAD和5xFAD SykΔMG小鼠进行了莫里斯水迷宫实验，以评估其空间学习记忆能力，发现敲除小胶质细胞SYK之后，小鼠空间学习记忆能力显著下降。
& F( u, z3 u" S0 {6 B0 n考虑到有些AD患者会出现更多的冒险行为，于是他们进行了高架十字迷宫实验，来评估小鼠的冒险探索行为，发现敲除小胶质细胞SYK之后，小鼠的冒险探索行为显著增加。* n) z2 z, W1 ~' @. b) ]8 [' \3 P

1 d8 X8 G+ }7 u+ L' ?, H小胶质细胞SYK影响AD小鼠的学习记忆和冒险行为
  N  Q# d6 t' Y5 z/ C9 t6 q那么SYK是如何影响小胶质细胞的呢？
* F2 F. k1 z1 b& @0 T$ v1 R接下来，Lukens团队首先检测了5xFAD和5xFAD SykΔMG小鼠大脑皮层和下丘脑中小胶质细胞的数目，发现5xFAD SykΔMG小鼠大脑皮层和下丘脑中小胶质细胞数目较少，包围Aβ斑块的小胶质细胞也更少。
8 h, {2 S. L2 Z6 x. h$ Q有趣的是，小胶质细胞数目减少这一现象只在5xFAD SykΔMG小鼠中看到，在野生型背景下的SykΔMG小鼠中并没有这一表型，提示小胶质细胞数目的减少可能是Aβ介导的。
0 c9 {" M. k1 E  v. U接下来他们检测了小胶质细胞的增殖情况，发现在5xFAD SykΔMG小鼠中小胶质细胞增殖水平下降。
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& G$ `- h; c4 ]5 Q2 t6 A. {+ w敲除SYK抑制小胶质细胞增殖
! I+ W) ?/ i- C由于Aβ会导致小胶质细胞激活，因此Lukens团队进一步检测了SYK是否会影响Aβ激活小胶质细胞。
' ?5 z! k2 ]" {我们都知道，静息态的小胶质细胞通常具有很多分支，而激活的小胶质细胞的分支减少，呈变形虫样形态。而Lukens团队发现，5xFAD SykΔMG小鼠大脑皮层和下丘脑中，小胶质细胞的分支更多，说明敲除SYK抑制了Aβ诱导的小胶质细胞激活。* R2 o: o. f/ Q" S6 K# r

) Y1 b$ Y% k, b3 o敲除SYK抑制小胶质细胞激活
2 O; U' M" U4 n此外，在神经退行性疾病中，小胶质细胞会上调一系列转录程序，转变成为疾病相关小胶质细胞（DAM），Lukens团队进行了RNA测序，结果显示，5xFAD SykΔMG小鼠的小胶质细胞中，与DAM相关的许多基因都显著下调，说明敲除SYK会抑制小胶质细胞转变成DAM。& p! w+ P4 u& g0 y" U4 t
之前的研究表明，PI3K/AKT信号通路调控小胶质细胞向DAM的转变，于是他们又检测了PI3K/AKT信号通路的18个支路中蛋白的磷酸化水平，发现其中的一条支路，GSK3β和AKT的磷酸化水平在SYK敲除后显著下降，而GSK3β是一个与家族性AD相关的风险基因，因此SYK可能调控GSK3β影响AD病理进程。5 O  C+ u5 [2 r
既然SYK影响小胶质细胞向DAM转变和Aβ的累积程度，那么SYK是否直接影响小胶质细胞的吞噬作用呢？
0 A, P, ]$ p* a9 n) f5 M为了回答上述问题，他们检测了小胶质细胞吞噬Aβ的能力，发现敲除SYK后，小胶质细胞摄取和吞噬Aβ能力降低，而外源激活SYK信号通路可以促进吞噬Aβ，因此，小胶质细胞的吞噬能力受SYK调控。) K' @6 \4 [, j4 I, Q+ d/ }$ K
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敲除SYK抑制小胶质细胞吞噬Aβ
! D; F' o! e' i. O此外，他们也探究了小胶质细胞SYK在另一种神经退行性疾病，多发性硬化症（MS）中的作用，发现在MS模式小鼠中，SYK敲除也会降低小胶质细胞吞噬能力，抑制小胶质细胞向DAM转变，并促进损伤髓鞘碎片的累积。9 y  h) x: E4 Y& r) r7 S
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总的来说，这项研究发现，在神经退行性疾病AD和MS中，SYK是小胶质细胞行使神经保护功能的关键分子，敲除小胶质细胞中的SYK会促进神经毒性物质累积，加剧认知功能衰退。
) j3 g# J0 G$ h这项研究为治疗AD和MS提供了一个新的思路和靶点，希望未来通过开发靶向小胶质细胞中的SYK信号通路的疗法，可以帮助到饱受神经退行性疾病折磨的患者。
( J: C5 w( o& m2 w" G参考文献：* R5 j% A, ^# b: i9 T( l% V$ F
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