正常情况下 , 星形胶质细胞和小胶质细胞通过清除碎片、回收神经递质分子和支持跨突触通信维持神经元功能 。 星形胶质细胞和小胶质细胞各自通过分泌因子互相调控彼此的功能 , 胶质细胞的这种纠缠大多是通过分子信号完成的 。
然而在AD(阿尔兹海默症)患者的大脑中 , 星形胶质细胞和小胶质细胞被广泛激活 , 分泌炎症因子并聚集在Aβ蛋白斑块周围发挥保护作用 。
IL-3是一种多功能细胞因子 , 与AD的发病风险和症状严重程度密切相关 。 万万没想到的是 , 这种细胞因子竟是“胶质细胞纠缠”的关键分子 。
文章图片
2021年7月14日哈佛大学医学院附属麻省总医院FilipK.Swirski研究团队揭示了IL-3可作为星形胶质细胞调控小胶质细胞发挥清除Aβ蛋白斑块的关键调节分子 。
文章图片
IL-3在AD疾病中发挥保护作用
研究人员将IL-3敲除小鼠与AD模型小鼠(5xFAD小鼠)杂交后皮层脑区的Aβ蛋白斑块沉积增加 , 短期和长期空间记忆功能均受损 , 表明IL-3可能在AD模型小鼠中发挥保护作用 。
【Nature:星形胶质细胞为小胶质细胞发挥保护功能的强大后盾】正常小鼠中和AD模型小鼠IL-3会有区别?他们进一步发现在正常小鼠的血浆和脑脊液(CSF)中的IL-3浓度均与5xFAD小鼠不存在差异 , AD患者大脑中的IL-3浓度与健康成年人相当 。 但是脑脊液中的IL-3浓度约是血浆中的四倍 。
大脑中大量的IL-3是从何而来?研究人员利用流式细胞术追根溯源后发现星形胶质细胞是IL-3的主要来源 , 小胶质细胞几乎不分泌IL-3 。 进一步的免疫荧光实验也发现IL-3与星形胶质细胞大量的共标 , 并广泛分布在皮层、海马、下丘脑等大脑多个脑区 。
有意思的是 , IL-3的受体IL-3Rα表达在小胶质细胞上 。 正常8月龄小鼠IL-3Rα阳性小胶质细胞约占到小胶质细胞总数的8%左右 , 但在同龄5xFAD小鼠中这一比例高达50% 。
与之相应的是 , AD患者皮层IL-3Rα表达也明显增加 。 这些结果表明小胶质细胞异常表达的IL-3Rα可能是受制于星形胶质细胞的最大“把柄” 。
文章图片
研究人员发现全敲除IL-3后5xFAD小鼠原本处于激活态的小胶质细胞转变为静息态 , 小胶质细胞向Aβ蛋白迁移的能力也减弱 。
而在特异性敲除星形胶质细胞上的IL-3或敲除小胶质细胞上IL-3Rα的后Aβ斑块增加的同时小胶质细胞也发生上述变化 。 这些结果表明IL-3在AD疾病进程中发挥保护作用是通过小胶质细胞的 。
他们向5xFAD小鼠皮层注射IL-3促进小胶质细胞向Aβ斑块周围集积 , 抑制斑块进一步形成 。 而向侧脑室连续注射IL-3一个月后显着减少Aβ斑块的大小和数量以及可溶性Aβ的水平 , 并改善短期记忆 。
文章图片
总的来说 , 本文发现了星形胶质细胞分泌的IL-3通过其受体IL-3Rα可重塑小胶质细胞改善AD的病理过程 。
文章图片
【参考文献】
文章图片
- 《Nature》:恢复线粒体或可逆转记忆,1500万痴呆患者有望改善
- Nature子刊:光照促进小鼠夜间睡眠的神经环路
- Nature子刊:东北师范大学张瑜团队等开发早衰症治疗新方法
- Nature子刊:小胶质细胞把“脚”伸到血管上,调控血流量
- 揭秘多发性硬化症铁沉积炎症“黑洞”分子机制—淋巴细胞-胶质细胞免疫轴
- Nature封面:多吃海鲜等“蓝色食物”,竟能解决人类粮食危机?
- 震惊:再生细胞领域出现重大争议!张春立揭示胶质细胞或不可转化为神经元
- Nature Medicine:神经干细胞移植治疗多发性硬化 I 期临床结果
- Nature子刊:小胶质细胞来源的T细胞免疫检查点Lag3调控抑郁样行为
- Nature Neuroscience:疼痛引起快感缺失的环路机制