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小胶质细胞激活对大脑有保护作用吗

小胶质细胞对神经退行性疾病如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病的确切影响尚不清楚。在大脑中,小胶质细胞响应神经炎性信号迁移至神经损伤部位,并通过吞噬和酶消化来处理即将死亡的细胞和不溶性细胞碎片。因此,小胶质细胞与其他组织中称为巨噬细胞的免疫细胞所起的作用基本相同。

然而,由于已知小胶质细胞实际上在所有类型的痴呆症中均被激活,因此神经炎症反应也可能导致神经退行性病变。这可能与它们作为吞噬细胞在降解阿尔茨海默氏症的细胞外蛋白质沉积物(淀粉样斑块)中的作用有关。

这项新研究是由德国-瑞士跨学科小组的细胞生物学家,放射学家和神经病理学家组成的,由克里斯蒂安·哈斯教授领导。克里斯蒂安·哈斯教授是LMU代谢生物化学的主席,也是慕尼黑德国神经退行性疾病中心(DZNE)的发言人。为了阐明小胶质细胞是好人还是坏人,研究人员集中在基因TREM2的功能上。在大脑中,该基因主要在小胶质细胞中表达。此外,损害其表达或蛋白产品功能的突变与神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏病,帕金森氏病和额颞痴呆(FTD))的风险增加有关。

Haass和他的同事借助CRISPR / Cas9基因编辑系统,在小鼠TREM2基因的编码序列中改变了一个亚基(碱基对),从而指导TREM2蛋白的合成。在人类中,这种相同的突变与FTD形式的风险增加有关。在较早的研究中,已经证明正常的TREM2蛋白被转运到细胞膜以执行其生物学功能。CRISPR系统引入的突变破坏了这一过程,因此小胶质细胞表面上几乎没有蛋白质表达。在小鼠中,这种遗传改变导致小胶质细胞功能的严重损害,如各种测试所证明的。例如,突变株不再响应于大脑中神经元的丧失而激活其小胶质细胞。结果是,细胞无法迁移到细胞受损部位–死细胞,不溶性碎片和噬菌斑无法处理。另外,该突变对能量代谢具有灾难性的后果。正常的大脑完全依赖葡萄糖作为能量来源,但是TREM2功能的丧失导致突变型大脑的葡萄糖消耗显着下降。此外,整个大脑的血液供应明显减少。在携带TREM2基因功能丧失突变的患者中观察到类似现象。综上所述,这些观察结果表明小胶质细胞激活对于正常的大脑功能是必不可少的。正常的大脑完全依赖葡萄糖作为能量来源,但是TREM2功能的丧失导致突变型大脑的葡萄糖消耗显着下降。此外,整个大脑的血液供应明显减少。在携带TREM2基因功能丧失突变的患者中观察到类似现象。综上所述,这些观察结果表明小胶质细胞激活对于正常的大脑功能是必不可少的。正常的大脑完全依赖葡萄糖作为能量来源,但是TREM2功能的丧失导致突变型大脑的葡萄糖消耗显着下降。此外,整个大脑的血液供应明显减少。在携带TREM2基因功能丧失突变的患者中观察到类似现象。综上所述,这些观察结果表明小胶质细胞激活对于正常的大脑功能是必不可少的。

克里斯蒂安·哈斯(Christian Haass)总结了这项研究的广泛意义如下:“我们的发现强调了小胶质细胞对于大脑体内稳态的重要性,并且它们暗示这些细胞至少在神经退行性疾病发病机理的早期阶段具有免疫保护功能。我们认为,我们的数据可在促进小胶质细胞防御反应的基础上,为开发有效疗法的新方法提供理论依据。如果我们在,无论是药物或其他手段增强该功能成功,有可能延缓痴呆症的发作。”

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