Adv Sci︱中山三院蔡蔚/陆正齐团队揭示焦虑通过诱导中性粒细胞胞外网捕促进脑淀粉样血管病进展的机制

学术   2024-10-09 00:01   上海  

【神经科学前沿技术培训系列】详见文末


撰文黄惠蓬

审阅︱蔡  蔚

责编︱王思珍


淀粉样血管病Cerebral Amyloid Angiopathy, CAA)是老年人血管性痴呆的主要病因之一。作为一个增龄相关性的脑小血管病,脑淀粉样血管病以脑血管旁淀粉样蛋白(Aβ)沉积导致的小血管脆性增加为特征,同时也是阿尔茨海默症Alzheimer’s Disease, AD)的常见合并症。由于广泛脑白质高信号、多发微出血甚至脑叶出血等病灶[1]CAA患者通常受反复发作的头晕、行走不稳等症状所扰,并处于慢性应激状态[2]。考虑到近期许多研究表明,慢性压力状态除了对机体精神状态产生负面影响之外,还会影响机体免疫进而影响多种系统性疾病如肿瘤[3]及心血管疾病[4]的进展,慢性压力对于脑淀粉样血管病可能的影响有待进一步探讨。


近日,中山大学附属第三医院脑病中心蔡蔚、陆正齐团队在Advance Science杂志在线发表了题为”Chronic Stress Exacerbates Cerebral Amyloid Angiopathy Through Promoting Neutrophil Extracellular Traps Formation”的研究论文,揭示了慢性压力促进CAA进展的机制。作者发现,慢性压力促进中性粒细胞向脑血管的趋化、浸润,浸润的中性粒细胞在接触到血管旁淀粉样蛋白或循环中高浓度的去甲肾上腺素后发生网捕死亡NETosis,进而促进了脑淀粉样血管病中的沉积、血管紧密连接的破坏,从而促进CAA的进展。该研究开拓了负性情绪加剧的神经炎症在脑小血管病病理机制中的研究思路,并为CAA的治疗提供了新的靶点。拓展阅读:Pharmacol Res︱中山大学赵文婧/陆正齐团队揭示动脉硬化性脑小血管病患者的肠道微生物群与神经递质特征Microbiome︱中山大学陆正齐/赵文婧/牟相宇联合揭示肠道菌群参与脑小血管疾病潜在机制


研究者首先对3月龄的CAA模型小鼠纯合Tg-SwDI/B 小鼠及WT小鼠进行慢性束缚应激造模(Chronic restraint stress, CRS),发现处于慢性压力下的CAA模型小鼠脑血管旁Aβ沉积增加、血管紧密连接破坏增加及脱髓鞘增加(图1通过对CRS造模后小鼠的脑组织的RNA-seq分析发现,慢性压力促进中性粒细胞向脑组织中趋化,该现象通过脑组织流式细胞分析术及免疫荧光得到进一步的验证(图1。同时,通过水迷宫、新物体识别等行为学实验发现,慢性压力状态下CAA小鼠的认知功能缺陷加重。

 
1. 慢性压力促进CAA病情进展及中性粒细胞向脑组织中的趋化


研究者进一步探索了中性粒细胞与CAA病情进展的联系,发现CAA患者存在外周中性粒细胞数量增加且与CAA患者焦虑自评量表SAS评分呈正相关(图2,进一步验证了慢性压力与中性粒细胞的联系。同时,CAA患者外周血浆中细胞外游离DNA水平升高,MPO活性增高,暗示CAA患者中性粒细胞发生NETosisNETosis是中性粒细胞捕获、杀伤病原体的强有力手段之一,以释放富含瓜氨酸化组蛋白(Citrullined H3, CitH3)及多种酶的网状染色质为特征,曾被报道参与多种感染性疾病、心脑血管疾病、自身免疫性疾病及肿瘤等的进展[5]通过免疫荧光检测,CAA模型小鼠脑中NETosis的发生同样得到了验证,并随着年龄的增长而加剧。抑制中性粒细胞的趋化或者NETosis,能够改善CAA的病情。同时,慢性压力下,小鼠脑中浸润的中性粒细胞也发生了NETosis,而应用中性粒细胞趋化抑制剂CXCR2iNETosis关键酶抑制剂PADI4i能够减轻负荷,改善慢性压力引起的CAA病情进展。


2.慢性压力下脑中浸润的中性粒细胞发生NETosis并促进CAA病情进展


紧接着,研究者开始探索诱导CAA脑中浸润的中性粒细胞发生NETosis的因素。既往曾有报道肿瘤间充质组织产生的Aβ42能够诱导中性粒细胞产生NETosis [6],考虑到CAA以血管旁淀粉样蛋白Aβ40沉积为特征,研究者通过对脑组织进行免疫荧光分析发现,Aβ40沉积与中性粒细胞及NETosis标志物共定位,提示Aβ40诱导NETosis的可能,并通过体外实验验证了Aβ40诱导NETosis并呈时间及浓度梯度依赖性。

 
3. CAA中血管旁Aβ40诱导NETosis发生


考虑到慢性压力下CAA脑中NETosis发生加剧,研究者进一步探索慢性压力下促进NETosis的因素。通过对慢性压力下的小鼠的脑组织的RNAseq分析发现,慢性应激后小鼠脑组织中儿茶酚胺相关通路均上调。对CAA患者的外周血浆的儿茶酚胺ELISA分析发现,相较于健康对照,CAA患者血浆中去甲肾上腺素升高,而多巴胺和肾上腺素水平持平,因而研究者考虑慢性压力下去甲肾上腺素水平的升高与NETosis的加剧有关。体外试验验证了去甲肾上腺素诱导NETosis的发生,在存在的情况下NE-NETosis发生得更加剧烈,揭示了慢性压力状态下脑中浸润的中性粒细胞NETosis及脑损伤增强的可能机制。

 
4. 慢性压力状态下,去甲肾上腺素加剧NETosis的发生


文章结论与讨论,启发与展望

由于长期带病状态,许多CAA等脑小血管病患者处于慢性压力状态之中,而慢性压力所带来的负面精神影响虽已得到广泛报道,其对脑血管病的神经病理的改变及其机制仍未得到进一步的研究和阐明。该研究探讨了慢性压力促进CAA病情进展及其相关的神经炎症机制,证明了CAA患者中,慢性压力促进中性粒细胞向脑组织浸润并发生NETosis,佐证了负性情绪与神经免疫炎症的紧密联系,并提示了调节负性情绪及神经炎症在临床CAA治疗中的重要性。然而,慢性压力状态下中性粒细胞通过何种途径浸润脑组织尚待进一步探索。综上所述,CAA模型小鼠由于慢性压力状态下脑中中性粒细胞浸润、NETosis增加进而促进病情进展,提示CAA患者的长期治疗管理需将情绪管理纳入考虑此外,团队的前期研究表明,Aβ40诱导巨噬细胞产生的迁移小体参与CAA的发病机制[7],强调了固有免疫在脑小血管病发病机制中的重要作用。本研究是该团队在脑血管病治疗领域的系列研究中的重要成果之一,并且为下一步临床转化提供了新思路。


原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202404096

本研究由中山大学附属第三医院精神与疾病研究中心(脑病中心)脑血管病团队完成。该文通讯作者为蔡蔚副研究员、陆正齐教授。蔡蔚副研究员课题组长期致力于研究脑血管病的免疫机制及干预靶点。


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参考文献
[1]Cerebral amyloid angiopathy: a systematic review

[2]Cerebral Amyloid Angiopathy Is Associated With Emotional Dysregulation, Impulse Dyscontrol, and Apathy

[3]Chronic stress increases metastasis via neutrophil-mediated changes to the microenvironment

[4]Neutrophil extracellular traps license macrophages for cytokine production in atherosclerosis

[5]Neutrophil extracellular traps in homeostasis and disease.

[6]Stromal-driven and Amyloid beta-dependent induction of neutrophil extracellular traps modulates tumor growth

[7]Macrophage lineage cells-derived migrasomes activate complement-dependent blood-brain barrier damage in cerebral amyloid angiopathy mouse model

编辑︱王思珍
本文完



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