Nature子刊：miR-155和IFN-γ可介导小胶质细胞在AD中的保护作用

关键词：阿尔茨海默病；髓鞘功能；Nature Neuroscience

小胶质细胞是大脑固有的先天免疫细胞，不仅在维持大脑稳态中起关键作用，还通过促炎和吞噬功能促进神经退行性变，因而可以划分为稳态(M0)和神经退行性小胶质细胞(MGnD)，也称为疾病相关小胶质细胞(DAM)。Trem2在小胶质细胞上的表面表达可感知在凋亡或受损细胞上表达的磷脂酰丝氨酸，触发APOE信号并以细胞自主方式诱导MGnD表型。小鼠和人类的TREM2缺陷已被证明会损害小胶质细胞吞噬Aβ并将其转化为致密样斑块的能力，增加营养不良性神经突的数量，TREM2似乎在AD病理学的早期阶段具有保护功能。然而，最近的研究表明TREM2激活和MGnD使Aβ诱导的tau病理学恶化，表明TREM2具有模型特异性和疾病阶段特异性作用。

之前的工作已经证明miR-155（MicroRNA）被MGnD中的TREM2-APOE信号激活，在表达超氧化物歧化酶1(SOD1)突变体的肌萎缩侧索硬化小鼠模型中，miR-155的敲除能逆转异常的小胶质细胞特征并改善了疾病进展。然而，miR-155的系统性缺失加速了APP/PS1小鼠中Aβ沉积物的积累。相反，小胶质细胞miR155的缺失增加了溶酶体中的Aβ_1-42原纤维，表明miR-155表达可以调节Aβ的降解。因此，小胶质细胞miR-155究竟在AD发病机制中扮演什么样的角色，人们仍不清楚。

为了解决这一问题，来自Oleg Butovsky团队在Nature Neuroscience杂志上发表了一篇文章，题目为“Identification of a protective microglial state mediated by miR-155 and interferon-γ signaling in a mouse model of Alzheimer’s disease”，在这项研究中，他们发现小胶质细胞miR-155的缺失可以通过IFN-γ信号传导和增强的吞噬功能诱导早期MGnD反应，从而增强Aβ斑块的吞噬和致密化，减少营养不良性神经突，增加突触保护并改善认知。总之，他们证明了miR-155介导的MGnD调节机制以及IFN-γ反应性MGnD在AD小鼠模型中抑制神经退行性病理和维持认知功能中的有益作用，强调了miR-155和IFN-γ作为AD治疗靶点的潜力。 

1. 靶向小胶质细胞miR-155可增强MGnD表型

为了解决小胶质细胞miR-155在APP/PS1小鼠中的作用，作者构建了miR-155小胶质细胞特异性缺失的APP/PS1小鼠。有趣的是，该miR-155缺陷小鼠的小胶质细胞中MGnD相关基因被显著诱导，M0则被抑制。RNA-seq结合基因富集分析显示miR-155缺陷小鼠中与吞噬作用、抗原呈递途径和细胞对IFN-γ的反应有关的基因明显上调。

2. 干扰素-γ受miR-155调节并诱导前MGnD特征

为了验证IFN-γ信号直接参与miR-155缺失对小胶质细胞表型的影响，研究者用抗IFN-γ阻断抗体或IgG对照处理野生型和miR-155缺陷小鼠，然后立体定向注射皮层和海马中的凋亡神经元，并通过大量RNA-seq检测小胶质细胞的转录组学变化。与野生型吞噬小胶质细胞相比，miR-155缺陷小鼠吞噬小胶质细胞的平均荧光强度增强，但后者的会被IFN-γ阻断抗体抑制。在IgG对照组中，miR-155缺陷小鼠吞噬小胶质细胞显示出与IFN反应、抗原呈递和吞噬作用相关的增强基因特征。这些数据表明受miR-155缺陷和IFN-γ阻断影响的基因存在重叠，并且IFN-γ阻断可以抑制miR-155cKO小鼠中的小胶质细胞吞噬作用和小胶质细胞对MGnD诱导的反应。    

3. miR-155缺陷可限制淀粉样蛋白-β病理学

研究人员想知道小胶质细胞miR-155的缺陷对Aβ病理特征的影响。4月龄时，与对照组APP/PS1小鼠相比，miR-155缺陷小鼠大脑中6E10⁺ Aβ斑块数量和面积显着减少，且小胶质细胞对Aβ的吞噬作用增强，但在8月龄时却没有观察到两组之间的差异，说明miR-155缺陷小胶质细胞在疾病早期对Aβ斑块的反应更强。就斑块的形态学而言，研究者发现4月龄和8月龄的miR-155缺陷小鼠脑中硫黄素-S+致密斑块的球形度显着增加，而斑块球形已被证明与营养不良性神经突相关，通过Lamp1染色进行可视化，发现斑块相关的营养不良性神经突减少。这些数据表明miR-155缺陷的小胶质细胞通过增加斑块球形度和致密度来限制Aβ诱导的脑损伤。    

图1. miR-155缺陷可限制淀粉样蛋白-β病理学

4. miR-155敲除可挽救APP/PS1小鼠的行为缺陷

之前的研究发现，APP/PS1小鼠在7-8个月大时就表现出认知障碍，于是研究者想知道miR-155敲除能否挽救APP/PS1小鼠的行为缺陷。Y迷宫行为测试表明，与对照组相比，8月龄APP/PS1小鼠的自发交替（即在迷宫中到底选择前往哪个臂）行为减少，表明视觉空间工作记忆受损，但在基础活动能力或在迷宫的开放区域中花费的事件没有明显差异，说明miR-155小胶质细胞特异性缺陷改善的性能并非归因于运动能力或焦虑情绪。    

图2. 小胶质细胞特异性miR-155敲除可恢复APP/PS1小鼠的认知功能

编者按：

综上所述，这项工作证明了miR-155特异性敲除能够增强小胶质细胞从稳态到MGnD的转变，且能限制Aβ病理学进展；因此，增强MGnD细胞簇可能代表治疗AD的一种潜在的免疫调节策略。    

这项研究的一个关键优势在于考虑了与人类疾病的相关性，miR-155在小鼠和人类之间是保守的，因此，通过进一步研究miR-155表达在人脑中的作用对于开发靶向miR-155的AD疗法至关重要。

当然，这项研究也存在一定的局限性，比如选择进行scRNA-seq的时间点（4月龄和8月龄），应该进一步扩充研究的时间范围。此外，上述提到的miR-155小胶质细胞特异性敲除，其实用到的遗传模型是Cx3cr1^CreERT2，并不专门针对小胶质细胞，也针对其他Cx3cr1+细胞，比如CAM（CNS相关巨噬细胞），因此，在评估miR-155缺失对小胶质细胞蛋白质表达变化的影响方面也有局限性，并不能完全排出CAM中miR-155基因破坏可能导致小胶质细胞中观察到的转录组学变化的可能性。