Adv Sci︱华中科技大学朱铃强/刘丹团队报道盐诱导的神经变性中Tau病理驱动疾病相关的星形胶质细胞反应新机制

学术   2025-01-27 00:03   甘肃  


撰文朱铃强/刘丹团队

责编︱王思珍


高盐饮食HSD)是脑血管疾病、痴呆及阿尔茨海默病(AD)的独立风险因素,其病理特征包括β-淀粉样蛋白()斑块和Tau蛋白病变。HSD通过IL-17eNOS抑制及TCA循环紊乱等途径促进Tau蛋白磷酸化,导致突触功能障碍及认知能力下降。神经炎症,尤其是星形胶质细胞的反应性,与AD病理密切相关。神经元Tau病理介导了神经元与星形胶质细胞之间的相互作用,导致反应性星形胶质细胞的增生。此外,反应性星形胶质细胞通过促进Tau蛋白扩散、形成双链RNA以及抑制谷氨酸摄取,加剧Tau病变和炎症。单细胞转录组学研究发现AD模型中存在疾病相关星形胶质细胞DAA),这些细胞聚集于斑块附近,表达APOEGFAP等基因,与疾病进程相关。然而,在HSD诱导的散发性AD模型中,DAA是否参与其病理尚不明确。


2025124日,华中科技大学同济医学院基础医学院朱铃强教授、刘丹教授团队在在Advanced Science杂志上发表题为“Tau Pathology Drives Disease-Associated Astrocyte Reactivityin Salt-Induced Neurodegeneration”的研究论文[1]该研究表明,HSD显著诱导DAA的反应性,其过程由神经元Tau病理和A1R信号通路介导。同时,该研究发现了一系列与DAA反应性增强相关的分泌因子(PAPD),尤其是Lcn2,其在Tau病理负担的神经元中释放显著增加。阻断神经元Lcn2释放或敲除星形胶质细胞的24p3R受体可显著缓解DAA的反应性。(拓展阅读:朱铃强/刘丹课题组往期进展,详见“逻辑神经科学”报道(点击阅读):Sci Adv︱华中科技大学刘丹/朱铃强团队报道Cpeb1通过重塑细胞特异性翻译程序促进恐惧消退ARR 综述︱华中科技大学刘丹/朱铃强团队评述乳酸在神经退行性疾病中的作用


过去的研究通过单细胞转录组学以及生理和形态学分析,在5×FAD小鼠和老年人类大脑中鉴定出一种疾病相关星形胶质细胞(DAA)状态。这些DAAs位于海马和下托的淀粉样斑块附近,表达一组特异性基因,包括GFAPClusterinAPOESerpina3nCathepsin B,这些基因参与内吞作用、补体级联反应和衰老等过程。DAAAD小鼠模型中早于认知功能下降出现,并随着疾病的进展而增加。然而,在HSD诱导的散发性AD模型中,DAA是否参与其病理尚不明确。作者首先就此进行了探究。

1 高盐饮食诱导DAA样星形胶质细胞的反应。


结果发现,高盐饮食显著诱导了海马CA3区域的DAA反应性增强并像锥体细胞层趋近,并且通过改良型的原代神经元-星胶共培养体系,作者发现这种DAA反应性增强的趋势主要是由神经元介导的。

2 HSD诱导的DAA样星形胶质细胞是神经元依赖性的。


鉴于在HSD小鼠海马CA3区域观察到显著的Tau病理,以及作者之前的研究发现CA3神经元中的Tau病理可诱导周围星形胶质细胞的反应性,作者假设神经元Tau病理是HSD小鼠CA3锥体神经元周围DAA星形胶质细胞聚集的主要驱动因素。

3神经元Tau病理对HSD诱导的DAA样星形胶质细胞的反应性至关重要。

 
结果发现Tau敲除显著减轻了高盐饮食诱导的DAA反应性,并且DAA向出现显著Tau病理,即AT8阳性的神经元聚集,总之,这些数据强烈表明,神经元Tau病理对HSD诱导的DAA-like星形胶质细胞反应性既是必要的,也是充分的。

那么Tau病理是如何实现神经元到星形胶质细胞的跨细胞间交流的呢?为了进一步研究病理性Tau如何诱导DAA-like星形胶质细胞的反应性,作者对原代神经元感染pcSLenti-EF1-mCherry-CMV-MAPT1012 TU/mL72小时)慢病毒(oe-Tau)以诱导Tau病理。随后,作者收集了oe-Tau组和对照组的细胞培养上清液,用于分泌组学分析。同过显著差异分泌蛋白与DAA星胶表征相关基因的互作分析,最终作者鉴定出八种与DAA特征密切相关的分泌蛋白:AsphLcn2AdmMfap5TnnNdufb10Sdc1Plcb1。作者将这些蛋白命名为PAPD(促进DAA反应性相关蛋白)。

神经元源性PAPD(促进DAA样星形细胞反应性相关蛋白)


作者的前期研究表明,神经元Tau病理可以促进神经元Lcn2的释放,并诱导反应性星形胶质细胞的反应性。并且在所有PAPD中,Lcn2表现出最显著的变化。作者推测Lcn2可能作为PAPD的主导成分介导高盐饮食所诱导的DAA反应性增强。敲除Lcn2或其受体24p3R显著减轻了HSD诱导的DAA反应性和神经炎症。

神经元源性Lcn2是诱导daa样星形细胞反应性的关键因子


文章总结图

 
文章结论与讨论,启发与展望

本研究表明,HSD能显著诱导DAA-like星形胶质细胞的反应性,且神经元Tau病理和A1R信号通路在这一过程中起着关键作用。作者发现HSD小鼠中,GFAP+Clusterin+APOE+星形胶质细胞的数量显著增加,这些细胞聚集在CA3锥体神经元附近。研究还揭示,Lcn2PAPD蛋白在Tau病理负担的神经元中显著上调,Lcn2的释放是诱导DAA-like星形胶质细胞反应性的关键因素。通过敲除Lcn2或其受体24p3R,可以显著减轻DAA-like星形胶质细胞的反应性。进一步分析显示,A1R信号通路的异常上调通过影响CerS1-PP2A信号通路,加剧了Tau的磷酸化,进而促进星形胶质细胞的反应性。这些发现为针对Tau病理、A1R信号和PAPD蛋白的治疗策略提供了潜在的靶点,有望用于缓解由高盐饮食引起的神经炎症和认知功能障碍。


原文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39853966/


本项研究由华中科技大学同济医学院基础医学院朱铃强教授、刘丹教授指导完成。华中科技大学同济医学院基础医学院博士研究生芮同宇、博士后黄和周、附属同济医院神经内科主任医师郑凯为共同第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金杰青、重点项目、湖北省自然科学基金的大力支持。 


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