上期小备跟大家分享了大脑的"沉默杀手"—神经退行性疾病的发病机制,发现这背后隐藏着复杂的蛋白异常、炎症和细胞功能失调。并以一些经典代表疾病和核心靶点做了举例,同时也分享了一些解决方案。本期我们将聚焦神经退行性疾病的研究进展,带您一起探索突破性成果。
文献1
一、表型:单细胞揭示“持续激活”微胶质细胞群
✔ 样本:
• 对照:未免疫Cx3cr1-YFPcreERT2R26tdTomato小鼠;实验组:MOG35–55诱导的EAE小鼠模型(模拟MS),急性期A-EAE、慢性期C-EAE,
o FACS分选脊髓中RFP+YFP+(小胶质细胞)和RFP−YFP+(外周浸润髓系细胞)
✔ 技术方法:
scRNA-seq;免疫组化(病理切片)
✔ 表型相关结果:
• 所有样本聚类分群共鉴定出6种细胞类型,共分为13个cluster
• 慢性期(C-EAE)出现一种持续活化的微胶质细胞亚群(DAM cluster 4),其高表达炎症相关基因(如SPP1、Apoe、Cd63等),在疾病进程中比例逐渐上升。
• DAM cluster 4进一步分为三个亚群,其中 DAM 4.2亚群高表达线粒体复合物I相关基因(mt-Nd1、mt-Nd4),说明其代谢特征可能与慢性炎症持续存在有关。
• 对人MS脑组织单核RNA-seq结果重分析,发现了对应的MAMS(Microglia activated in MS)群,根据病理切片结果发现其在慢性活动性病灶边缘富集,呈现类似的CI高表达和ROS应激表型。
二、功能:代谢失衡加剧氧化应激和神经毒性
✔ 样本:
体外分离的RFP+YFP+(小胶质细胞)和RFP−YFP+(外周浸润髓系细胞)
✔ 技术方法:
• LC-MS代谢组;线粒体膜电位检测;ROS产量检测;代谢通量分析(Seahorse);共培养系统评估神经毒性(RET+微胶质 vs 神经元SH-SY5Y细胞)
✔ 功能相关结果:
• C-EAE中小胶质细胞呈现 ATP水平下降,ROS水平升高,线粒体膜电位升高,但线粒体增生未见明显增加;
• 在体外模拟的RET(反向电子传递)诱导模型中,激活的微胶质细胞通过CI驱动ROS产生,并引发神经元突起缩短、Caspase3激活;
• 使用CI抑制剂Rotenone或ROS清除剂mitoTEMPO可以缓解这种神经毒性。
三、机制:Complex I是神经毒性级联反应的“引爆点”
✔样本:
• CI失活突变小鼠(Nd6突变);条件性敲除小鼠(Ndufs4 flox/flox + CX3CR1-CreERT2);
✔ 技术方法:
• scRNA-seq;质谱流式(CyTOF);病理分析
✔ 机制验证:
• CI失活突变小鼠病症表现更轻,炎症激活程度低,氧化应激水平显著下降;
• 条件性Ndufs4敲除小鼠中,hMG-like(稳态型微胶质)比例上升、DAM比例下降,氧化应激和轴突损伤显著减轻;
• 联合用药(CI抑制剂metformin + CII抑制剂DMM)在EAE模型中也展现出最强的神经保护效果。
文章亮点
①首次系统提出 Complex I 驱动慢性神经炎症模型;
②“多组学+多模型”的验证机制;
③提供可转化的治疗策略:CI+CII 联合抑制方案。
文献2
一、表型相关结果:识别“应激激活型”小胶质细胞
✔ 样本:
• 人类样本:AD患者与同龄健康人脑组织(前额叶皮层)
• 小鼠模型:5xFAD模型(Aβ斑块)、PS19模型(tau病理);微胶质特异性ISR调控模型:iPKR(开启) / Eif2A(关闭)
✔ 技术方法:
• 电子显微镜;免疫组化;单核RNA测序(snRNA-seq);核糖体捕获测序(TRAP-seq);qPCR;Western blot;ELISA
✔ 表型相关结果:
• dark microglia数量显著升高,并高度表达ISR相关标志物(p-eIF2α、ATF4)
• dark microglia ER膨胀、线粒体异常、核异染质减少等“高应激”超微结构
• 多个公共AD数据集中也发现DAM亚群中存在ISR+子群,并富集ATF4靶基因
• p-eIF2α高表达的微胶质广泛存在于斑块边缘区域,并与tau聚集区密切相关
二、功能:ISR激活削弱清除功能,促进神经毒性
✔ 样本:
• 5xFAD × iPKR / Eif2A 杂交小鼠(模型化Aβ相关病理);PS19 × iPKR / Eif2A 杂交小鼠(模型化tau相关病理)
• BV2细胞(模拟微胶质) + 神经元/OPC细胞共培养体系
✔技术方法:
• 免疫染色 ;共聚焦显微镜 + 图像定量分析;Ab摄取实验 + 多电极阵列(MEA)记录神经元放电;神经元/OPC共培养系
✔ 功能相关结果:
• 激活ISR(iPKR)导致Aβ斑块增加、microglia对斑块的包围减少;
• BACE1+轴突变性加剧;
• tau积累加重、突触VGLUT2明显减少;
• 神经元超活跃放电 + 生存率下降 + OPC数量减少
三、机制:毒性脂质是ISR诱导的“杀手锏”
✔样本:
• BV2细胞处理后条件培养基,用于处理神经元、OPC、astrocyte细胞
• 5xFAD小鼠体内注射C75或ISRIB
✔技术方法:
• 核糖体捕获测序(TRAP-seq) ;脂质组学分析(LC–MS) ;条件培养基转移实验:评估毒性传递;
✔机制相关结果:
• ISR激活→Fasn等脂质合成酶上调→释放多种长链磷脂、鞘脂、胆固醇酯等毒性脂质
• 使用C75或ISRIB干预,可恢复突触密度,缓解毒性效应
• 推测模型:ISR通过脂质分泌实现microglia→神经元的病理级联信号传播
文章亮点
①揭示一种全新小胶质细胞毒性亚型:ISR+ / dark microglia;
②明确脂质代谢异常是神经毒性的重要机制;
③提供治疗新靶点:ISR抑制剂、FASN抑制剂(如ISRIB、C75);
④为AD等退行性疾病的病理环路解构和干预设计提供实证支持。
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