髓样细胞触发受体2作为β-淀粉样蛋白受体介导小胶质细胞功能改变在阿尔茨海默病中的作用

摘要

背景:阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种慢性进行性的神经变性疾病,以逐渐加重的认知功能障碍、执行功能障碍、人格改变和逐渐丧失生活自理能力等为临床表现.AD的典型病理特征为β-淀粉样蛋白(beta-amyloid,Aβ)构成的淀粉样斑块(β-amyloid plaques,Aβplague)、过度磷酸化的tau蛋白形成的神经纤维缠结(neurofibrillary tangles,NFTs).AD是最常见的痴呆类型,在65岁以上人群中的发病率为5%,并随着年龄增加发病率逐渐上升,但当前没有有效的治疗药物能改变疾病的结局.由APP、PSEN1和PSEN2基因突变导致的家族型AD只占5%,占据AD病例绝大部分的散发性AD的发病机制尚不清楚,但β-淀粉样蛋白(beta-amyloid,Aβ)假说处于中心地位.Aβ是淀粉样前体蛋白(Amyloid precursor protein,APP)经β-分泌酶、γ-分泌酶顺序酶切后的产物.当前研究认为可溶性、寡聚态Aβ是毒性最强的Aβ聚集形式,可以直接损伤突触和神经元功能.寡聚态Aβ的形成是AD早期的病理事件,在AD病理生理中具有重要作用.髓样细胞触发受体2(Triggering receptor expressed on myeloid cells2,TREM2)是小胶质细胞表面的重要受体,TREM2与吞噬、细胞增殖、生存、炎性细胞因子的产生调控、细胞迁移等细胞功能密切相关.TREM2胞外段R47H突变是AD相关的风险突变,其风险与已知的散发性AD风险最高的遗传风险因素APOE4相当.尽管TREM2突变与AD风险之间的关联得到广泛认同,TREM2突变影响AD发生和发展的具体机制不明.基于AD小鼠模型研究提示TREM2敲除影响了小胶质细胞对Aβ沉积的反应.但其是否能与寡聚态Aβ结合及其在AD病理生理中的作用并不清楚.
　　目的:本研究立足于当前TREM2在AD发病中的研究进展,探讨TREM2能否与Aβ直接结合,活化相关信号通路,作为Aβ潜在受体的可能性,并进一步探讨TREM2与Aβ结合是否影响Aβ诱导的小胶质细胞功能变化和Aβ体内代谢及相关机制.
　　方法:本研究通过制备Aβ单体和寡聚体,利用TREM2敲除小鼠和过表达人源TREM2的BV2细胞株等工具,采用体外亲和沉淀实验、固相结合实验、免疫共沉淀、生物膜干涉技术、表面等离子共振、荧光能量转移、脑立体定位注射、免疫组织化学、免疫印迹、荧光定量PCR、ELISA及全细胞膜片钳记录等技术手段,从体外实验和在体实验两个水平系统地研究了下列问题:1)TREM2是否能与Aβ直接结合;2)TREM2敲除是否影响Aβ诱导的小胶质细胞去极化、细胞因子表达和释放、信号转导、增殖、凋亡、迁移等功能变化和小胶质细胞对Aβ的清除.
　　结果:1、TREM2能与Aβ结合并改变Aβ代谢:1)体外亲和沉淀实验、固相结合实验、生物膜干涉技术、表面等离子共振等体外实验和基于AD病人样品和AD小鼠模型的免疫共沉淀均提示TREM2和Aβ能直接结合,尤其和寡聚态Aβ具有较高的亲和力(Kd值为12.7±0.5nM).2)体外原代小胶质细胞培养和在体Aβ立体定位注射提示TREM2敲除不影响小胶质细胞对寡聚态Aβ的摄取,但显著影响小胶质细胞对寡聚态Aβ的降解,TREM2主要影响Aβ经蛋白酶体途径的降解.
　　2、TREM2介导寡聚态Aβ诱导的小胶质细胞反应:1)寡聚态Aβ干预引起小胶质细胞膜电位去极化和钾离子电流幅度减小,而TREM2敲除阻断上述变化;2)寡聚态Aβ与TREM2的结合能增加TREM2与接头蛋白DAP12的相互作用,并导致下游的Syk、GSK-3β磷酸化增加;3)TREM2敲除阻断了Aβ引起的原代小胶质细胞反应性细胞因子表达和分泌;4)TREM2敲除阻断Aβ诱导的脑内小胶质细胞反应性的增殖和凋亡及向Aβ沉积的迁移.
　　结论:本研究发现TREM2作为Aβ的受体,能与Aβ直接结合并介导Aβ引起的小胶质细胞信号转导,参与小胶质细胞对Aβ的降解.TREM2介导小胶质细胞对Aβ反应性的去极化、细胞因子表达和释放、迁移、增殖和凋亡等功能变化,而TREM2敲除阻断小胶质细胞对Aβ的反应.本研究揭示了TREM2作为小胶质细胞细胞膜表面受体应对Aβ应激,调节小胶质细胞功能的作用,对于理解TREM2如何影响AD病理生理具有重要意义.

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