小膠質(zhì)細(xì)胞僅僅是神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的“配角”？

大腦中存在著數(shù)量眾多的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，約占人類大腦細(xì)胞的 90%；不同類型的膠質(zhì)細(xì)胞在起源、組成、形態(tài)和解剖學(xué)上都是不同的，而且它們發(fā)揮著不同的功能。

小膠質(zhì)細(xì)胞與 AD 疾病進(jìn)程

小膠質(zhì)細(xì)胞是一類來(lái)源于卵黃囊的特化的巨噬細(xì)胞，可以吞噬并清除死亡細(xì)胞。作為大腦中的常駐免疫細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞約占腦細(xì)胞總數(shù)的 10-15%，形態(tài)多樣，呈致密圓形或分支狀。

阿爾茲海默癥 (Alzheimer's disease; AD) 的發(fā)展主要與 Aβ 蛋白的積累和 Tau 蛋白的過(guò)度纏結(jié)相關(guān)(見(jiàn)推文：阿爾茲海默癥——消逝的世界)，已有阿爾茨海默病小鼠模型的 TPM 分析 (一種實(shí)時(shí)深層組織成像技術(shù)) 結(jié)果顯示：小膠質(zhì)細(xì)胞活化并遷移至淀粉樣蛋白沉積區(qū)域，那么，小膠質(zhì)細(xì)胞在 AD 中究竟扮演怎樣的角色？

關(guān)于小膠質(zhì)細(xì)胞清除的體內(nèi)研究模型

CSF1R 是一種造血細(xì)胞的生長(zhǎng)因子 (CSF1) 的受體，是單核吞噬細(xì)胞存活、分化、發(fā)育和趨化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，表達(dá)于全身的單核髓系細(xì)胞。

目前小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭模型主要包括：CSF1R 缺陷小鼠模型；CD11b-HSVTK 轉(zhuǎn)基因小鼠模型，人類白喉毒素受體 (DTR) 轉(zhuǎn)基因小鼠 (CX3CR1creER xDTRff) 模型，以及 CSF1R 抑制劑給藥導(dǎo)致的小鼠膠質(zhì)細(xì)胞消融。

白喉毒素受體 (DTR) 轉(zhuǎn)基因小鼠模型依賴于白喉毒素的給藥，不僅會(huì)誘發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴，且小膠質(zhì)清除維持時(shí)間較短。CD11b-HSVTK 模型需要更昔洛韋的腦室內(nèi)注射，以產(chǎn)生大量的小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭，但易導(dǎo)致 BBB 損傷和骨髓毒性。CSF1R 抑制是目前僅能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)長(zhǎng)期小膠質(zhì)細(xì)胞消除的可用方法。

CSF1R 抑制劑 PLX5622 治療消除小膠質(zhì)細(xì)胞

基于已有的 CSF1R 抑制劑 PLX3397，合成和優(yōu)化出具有更好口服生物利用度和血腦屏障腦滲透性的 PLX5622，用于消除小鼠腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞，并在 6 個(gè)月持續(xù)治療時(shí)間內(nèi)保持了小膠質(zhì)細(xì)胞的缺失。

隨著小膠質(zhì)細(xì)胞的消除，作者團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了這些細(xì)胞在 AD 進(jìn)程中，影響斑塊形成和生長(zhǎng)，并調(diào)節(jié)海馬神經(jīng)元基因表達(dá)以響應(yīng) Aβ 病理進(jìn)程。

作者團(tuán)隊(duì)選擇了 5xFAD 小鼠作為 AD 模型，5xFAD 小鼠在 3 個(gè)月大時(shí)開(kāi)始表現(xiàn)出斑塊病理，與野生型小鼠相比，4 個(gè)月和 7 個(gè)月大時(shí)小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞 (IBA1+作為標(biāo)記物) 數(shù)量增加，并且在整個(gè)大腦中可見(jiàn)大量增大的斑塊相關(guān)細(xì)胞 (綠色熒光)。小鼠在 1.5 個(gè)月大時(shí)開(kāi)始用 PLX5622 (1200 ppm) 或?qū)φ诊嬍尺B續(xù)治療 10-24 周。PLX5622 治療幾乎完全消除小膠質(zhì)細(xì)胞 。

并且野生型小鼠中，24 周的小膠質(zhì)細(xì)胞清除并沒(méi)有對(duì)動(dòng)物行為產(chǎn)生任何可測(cè)量的負(fù)面影響，包括焦慮測(cè)試 (高架十字迷宮) 和運(yùn)動(dòng)性能測(cè)試。

消除小膠質(zhì)細(xì)胞損害斑塊形成

接下來(lái)作者團(tuán)隊(duì)開(kāi)始確定小膠質(zhì)細(xì)胞消除對(duì) AD 病理學(xué)的影響。

無(wú)論是野生型還是 5xFAD 小鼠，CSF1R 抑制劑 PLX5622 治療 10 周均可消除了皮質(zhì)中 >99% 的小膠質(zhì)細(xì)胞，但一小部分細(xì)胞保留在丘腦中 (圖 3C-E)。在沒(méi)有小膠質(zhì)細(xì)胞的情況下，皮質(zhì)區(qū)域內(nèi)明顯缺乏致密核心斑塊，但在存在小膠質(zhì)細(xì)胞的丘腦區(qū)域，致密核心斑塊表達(dá)明顯上調(diào)，這表明小膠質(zhì)細(xì)胞有助于 5xFAD 小鼠大腦中的斑塊生長(zhǎng)。

以上結(jié)果表明小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖是 AD 疾病進(jìn)展的主要因素。使用 CSF1R 抑制劑 PLX5622 抑制小膠質(zhì)細(xì)胞增殖，改善淀粉樣蛋白積累。

疾病相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞 (DAM) 與 AD 發(fā)展

早期持續(xù)性的小膠質(zhì)細(xì)胞增殖會(huì)促進(jìn)其復(fù)制性衰老，并且，在疾病中進(jìn)入早期增殖的小膠質(zhì)細(xì)胞經(jīng)歷了未知機(jī)制會(huì)轉(zhuǎn)化為疾病相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞 (disease-associated microglia; DAM)，這種細(xì)胞是存在于多種腦部疾病中的關(guān)鍵小膠質(zhì)細(xì)胞亞群。

該研究中作者團(tuán)隊(duì)選擇了APP/PS1 模型作為 AD 樣病理模型小鼠，如圖 4A，APP/PS1 小鼠的 IBA1+ 細(xì)胞的數(shù)量從 4 個(gè)月時(shí)的開(kāi)始增加，到 12 個(gè)月大時(shí)發(fā)生明顯變化。DAM 的出現(xiàn)也是一個(gè)早期事件 (CLEC7A+, CD11C+ 和 MHCII+為 DAM 標(biāo)志物)，且與 Aβ 斑塊 (Congo Red 染色) 積累密切相關(guān) (4C)。

抑制早期小膠質(zhì)細(xì)胞增殖可防止小膠質(zhì)細(xì)胞衰老并改善淀粉樣蛋白相關(guān)病理

DAM 與 AD 發(fā)展的病理學(xué)相關(guān)。為研究是否可以通過(guò)從一開(kāi)始就限制小膠質(zhì)細(xì)胞增殖來(lái)改善不利影響，作者團(tuán)隊(duì)使用 CSF1R 抑制劑 GW2580 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

如圖所示，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞增殖阻止了小膠質(zhì)細(xì)胞衰老的發(fā)生，IBA1+和 βgal+細(xì)胞密度和頻率降低。GW2580 還阻止了 DAM 的增加 (CLEC7A+、CD11C+或 MHCII+細(xì)胞)。并且值得注意的是: 在 APP/PS1 模型中，GW2580 還阻止小膠質(zhì)細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)化為 DAM，降低 Aβ 斑塊密度，顯著預(yù)防了淀粉樣蛋白病理。

密斑塊數(shù)目

總結(jié)

AD 是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì) Aβ 的初始積累、tau 病理學(xué)開(kāi)始的神經(jīng)變性模型具有非?？焖俚脑鲋撤磻?yīng)。

CSF1R 抑制劑 PLX5622 可作為長(zhǎng)期小膠質(zhì)細(xì)胞消除的有效工具。PLX5622 對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的具有高度選擇性，與其他方法相比，它誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞消除采取了非侵入性給藥途徑，且獨(dú)立于藥理學(xué)驅(qū)動(dòng)因素，如更昔洛韋等，避免了炎癥反應(yīng)。

在 AD 進(jìn)程中，減少早期小膠質(zhì)細(xì)胞增殖可減弱細(xì)胞衰老和疾病相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞 (DAM) 的發(fā)展，并損害 Aβ 的積累，以及減少相關(guān)的神經(jīng)炎和突觸損傷。通過(guò)對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的研究，有助于發(fā)現(xiàn) AD 疾病發(fā)展的新機(jī)制，為 AD 治療提供更多的可能性。

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