研究發(fā)現(xiàn)可增強(qiáng)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的蛋白質(zhì)

   最近發(fā)表在《Nature Neuroscience》雜志上的一項(xiàng)研究表明，PLXNB1編碼的Plexin-B1調(diào)節(jié)阿爾茨海默病(AD)斑塊周圍神經(jīng)膠質(zhì)網(wǎng)的激活。

   阿爾茨海默病是一個重大的醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)，因?yàn)闆]有有效的治療方法。雖然淀粉樣斑塊是阿爾茨海默病病理的標(biāo)志，但驅(qū)動淀粉樣β (Aβ)沉積、清除和斑塊壓實(shí)的因素知之甚少。最近的研究揭示了小膠質(zhì)細(xì)胞對Aβ的吞噬和加工。小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬活性促進(jìn)斑塊壓實(shí)，限制健康神經(jīng)元暴露于斑塊。此外，斑塊的小膠質(zhì)覆蓋可作為限制神經(jīng)突暴露于神經(jīng)毒性原纖維Aβ熱點(diǎn)的屏障。淀粉樣斑塊也被反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞包圍。因此，小膠質(zhì)細(xì)胞和反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞與Aβ和彼此密切相互作用，形成斑塊周圍膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)。

Plexin-B1是一種軸突引導(dǎo)受體;叢蛋白及其同源配體在發(fā)育、癌癥和成人生理過程中介導(dǎo)細(xì)胞間的通訊。先前，作者發(fā)現(xiàn)Plexin-B1是遲發(fā)性AD的子網(wǎng)絡(luò)中的樞紐基因。此外，其他研究獨(dú)立地認(rèn)為Plexin-B1參與AD的病理生理;然而，缺乏體內(nèi)功能數(shù)據(jù)。

   在本研究中，研究人員探討了Plexin-B1在AD中的功能意義。他們研究了基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)Plexin-B1在人和小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中主要表達(dá)。應(yīng)用RNAscope原位雜交和免疫熒光技術(shù)對6月齡AD淀粉樣變性小鼠模型(APP/PS1小鼠)腦切片進(jìn)行觀察。

   在斑塊周圍膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP+)反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞中觀察到高密度的Plxnb1 mRNA。斑塊周圍活化的小膠質(zhì)細(xì)胞缺乏Plxnb1 mRNA。此外，使用Plxnb1敲除(PB1-KO)等位基因在Plxnb1啟動子和初始外顯子前含有LacZ盒來評估叢蛋白b1的表達(dá)。

將PB1-KO等位基因選育至APP/PS1小鼠。6個月大Plxnb1+/-小鼠的LacZ/X-Gal染色顯示斑塊附近有明顯的X-Gal信號。這證實(shí)了斑塊周圍區(qū)域叢狀蛋白b1的上調(diào)。此外，人AD標(biāo)本的免疫組織化學(xué)分析顯示淀粉樣斑塊周圍有Plexin-B1信號。

   接下來，比較添加Plxnb1和不添加Plxnb1的APP/PS1小鼠斑塊周圍膠質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。Plexin-B1缺失導(dǎo)致斑塊周圍神經(jīng)膠質(zhì)網(wǎng)的足跡小得多。此外，不含Plxnb1的小鼠斑塊相關(guān)星形膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞-細(xì)胞距離減少。Plexin-B1消融術(shù)導(dǎo)致更小、更致密的膠質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，斑塊覆蓋率增加。

此外，Plexin-B1的缺失減少了斑塊周圍小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量和斑塊相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞的間距。接下來，對含有和不含有Plexin-B1的小鼠的前額皮質(zhì)進(jìn)行大量RNA測序。這揭示了超過2700個差異表達(dá)基因(DEGs)。通路分析表明，在缺乏Plexin-B1的小鼠中，上調(diào)的DEGs富集了與突觸功能和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)的基因本體術(shù)語。

相反，下調(diào)的基因與組織炎癥和損傷、機(jī)械刺激檢測和蛋白質(zhì)去乙酰化酶活性有關(guān)。總的來說，Plexin-B1消融具有保護(hù)作用，增強(qiáng)突觸/神經(jīng)元功能，減輕神經(jīng)炎癥和細(xì)胞死亡。接下來，進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序。

   在標(biāo)記基因表達(dá)所定義的10個不同簇中，小膠質(zhì)細(xì)胞形成了**的簇，其次是內(nèi)皮細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞。星形膠質(zhì)細(xì)胞形成9個轉(zhuǎn)錄不同的亞簇(sc-0至sc-8)。Sc-8星形膠質(zhì)細(xì)胞富集于AD小鼠模型中觀察到的疾病相關(guān)星形膠質(zhì)細(xì)胞(DAAs)的基因特征。

   小膠質(zhì)細(xì)胞簇形成了11個亞簇，其中sc-9亞簇與AD小鼠模型中的疾病相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞(DAM)密切相關(guān)。此外，Plexin-B1缺失增強(qiáng)了星形膠質(zhì)細(xì)胞到小膠質(zhì)細(xì)胞的信號傳遞，具有化學(xué)吸引、脂質(zhì)代謝和神經(jīng)保護(hù)作用。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的通訊受到Plexin-B1缺失的影響，盡管它再次以增強(qiáng)為主。

   淀粉樣斑塊的組織學(xué)檢查顯示，斑塊大小小得多的PB1-KO小鼠斑塊負(fù)荷顯著減少。最后，采用Barnes Maze行為學(xué)方法比較PB1-KO對APP/PS1小鼠記憶性能的影響。他們觀察到PB1-KO小鼠在習(xí)得訓(xùn)練試驗(yàn)中的工作記憶表現(xiàn)有顯著改善。相比之下，在探針試驗(yàn)中，PB1-KO小鼠和非PB1-KO小鼠的記憶回憶相似。

   該研究表明，斑塊周圍神經(jīng)膠質(zhì)網(wǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞Plexin-B1表達(dá)上調(diào)，并參與斑塊周圍神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的動員和細(xì)胞間距離。在缺乏Plexin-B1的情況下，斑塊周圍網(wǎng)中的細(xì)胞-細(xì)胞距離減少，膠質(zhì)突起對斑塊的覆蓋增強(qiáng)。此外，Plexin-B1缺失誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄變化與dam和DAAs活化的改善以及信號通信的增強(qiáng)有關(guān)。總的來說，結(jié)果表明Plexin-B1抑制是阿爾茨海默病的一種替代治療策略。

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