6 月14日，加州大學(xué)歐文分校的 Mathew Blurton-Jones教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊報告表明，在出生就缺乏小膠質(zhì)細胞的淀粉樣變性小鼠模型中發(fā)現(xiàn)淀粉樣腦血管?。–AA）。這些小鼠的斑塊大多是彌漫性的，而不是密集的核心斑塊，并且這些斑塊積聚在大腦的微小血管中。
研究結(jié)果顯示，沒有小膠質(zhì)細胞，大腦內(nèi)皮完整性就會下降，鈣晶體在丘腦中積累，血管破裂?；荚摬〉拇蠖鄶?shù)動物在 6 個月大時死亡。將小膠質(zhì)細胞注射到 2 個月大小鼠的大腦中后，幾個月內(nèi)小膠質(zhì)細胞充滿整個大腦，減輕了該癥狀。
研究人員通過消除小膠質(zhì)細胞來研究小膠質(zhì)細胞對淀粉樣蛋白的影響。小膠質(zhì)細胞需要CSF1R才能存活和增殖，研究人員通過給成年小鼠喂食集落刺激因子 1受體（CSF1R）抑制劑來消除小膠質(zhì)細胞。實驗發(fā)現(xiàn)，這個過程會減少斑塊、減緩神經(jīng)退行性變并改善認知，但血管斑塊生成和神經(jīng)突觸營養(yǎng)不良情況出現(xiàn)惡化。奇怪的是，阻斷 CSF1R 對小鼠壽命沒有影響，這可能是因為抑制劑沒有完全抑制小膠質(zhì)細胞，或者是因為它們是在小鼠成年后給予的。
在 5xFAD 小鼠（左）的大腦中，小膠質(zhì)細胞（綠色）圍繞血管（紅線）并擴散淀粉樣蛋白沉積物以清除 Aβ 并將其包裝成致密的核心斑塊（灰色）。 當(dāng)大腦沒有小膠質(zhì)細胞時（右），它會積聚彌漫性淀粉樣斑塊（灰色波浪線）、腦淀粉樣血管?。ɑ疑种В?、腦出血（紅色斑點）和鈣沉積物（白色）。[Courtesy of Kiani Shabestari et al., Cell Reports, 2022.]
為了特異性地完全消除小膠質(zhì)細胞， Sepideh Kiani Shabestari 教授及其同事轉(zhuǎn)向缺乏FMS內(nèi)含子驅(qū)動子的小鼠，這是 CSF1R 表達的主要影響因素。如果沒有 FIRE，小鼠就不會產(chǎn)生小膠質(zhì)細胞。這些小鼠的腦膜和血管周圍巨噬細胞發(fā)育正常，在頸部淋巴結(jié)、脾臟和骨髓中攜帶正常的外周免疫細胞，壽命與野生型小鼠一樣。
缺乏 FIRE 如何影響斑塊病變？研究人員將 FIRE 小鼠與 5xFAD 轉(zhuǎn)基因動物進行雜交，并分析了5 個月大小鼠后代的皮質(zhì)、海馬和丘腦組織。
共聚焦顯微鏡測量斑塊負荷，并在提取后通過 ELISA 測量不溶性Aβ水平的結(jié)果顯示，5xFAD-FIRE 小鼠的實質(zhì)斑塊與 5xFAD 小鼠一樣多，但前者是彌漫性的，而后者有致密的核心（見下圖）。這些雜交細胞具有四分之一的不溶性 Aβ40 和 Aβ42，內(nèi)皮細胞周圍的斑塊數(shù)量是 5xFAD 小鼠的五倍。 作者解釋，這是淀粉樣蛋白在脈管系統(tǒng)周圍積聚，而不是被小膠質(zhì)細胞堆積成斑塊。
5xFAD 小鼠（左）中的小膠質(zhì)細胞（綠色）平鋪海馬組織，但在缺乏 FIRE 的 5xFAD 中不存在（中）。 雖然兩者都有相似數(shù)量的淀粉樣蛋白沉積物（白色），但 5xFAD 小鼠積累了致密的核心斑塊（右上），而在 5xFAD-FIRE 小鼠中它們是彌漫性的（右下）。[Courtesy of Kiani Shabestari et al., Cell Reports, 2022.]
與 5xFAD 小鼠不同，5xFAD-FIRE 小鼠和沒有淀粉樣蛋白病的 FIRE 小鼠一樣具有廣泛的血管損傷，最明顯的是在丘腦中爆發(fā)的大小出血。5xFAD-FIRE 小鼠的血管細胞、神經(jīng)膠質(zhì)和神經(jīng)元的單核 RNA 測序確定了與小鼠內(nèi)皮細胞和血腦屏障完整性相關(guān)的基因中存在許多轉(zhuǎn)錄變化；兩個關(guān)鍵生長因子 PDGF-β 和 TGF-β 的表達下調(diào)。 這些蛋白質(zhì)由小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生，支持周細胞和內(nèi)皮細胞的生長和維持。作者表示，如果沒有小膠質(zhì)細胞，這些生長因子缺乏會導(dǎo)致腦血管障壁（BBB）分解。
有趣的是，PDGF-β 突變會導(dǎo)致鈣晶體在丘腦中積累，引發(fā)原發(fā)性家族性腦鈣化，這是一種帕金森樣神經(jīng)退行性疾病。在這種疾病的小鼠模型中，CSF1R 抑制劑加劇了大腦中血管鈣化。5xFAD-FIRE 小鼠是否會發(fā)生類似的情況呢？Kiani Shabestari 用茜素紅（一種沉淀游離鈣的染料）和熒光利塞膦酸鹽（一種結(jié)合鈣晶體的骨質(zhì)疏松癥藥物）標(biāo)記腦切片。兩種分子都顯示鈣沉積主要在 5xFAD-FIRE 而非 5xFAD 小鼠的丘腦中。
最引人注目的表型是早期死亡。 超過 70% 的 5xFAD-FIRE 小鼠在 6 個月時死亡，而 5xFAD 小鼠通?；畹街辽?15 個月大。為什么以前在給予 CSF1R 抑制劑的小鼠中沒有看到這種早期死亡？ 研究人員認為，這是因為這種治療不會耗盡所有的小膠質(zhì)細胞。Blurton-Jones表示，不同之處可能在于 FIRE 小鼠從未有小膠質(zhì)細胞，而 CSF1R 治療的小鼠直到成年早期才有小膠質(zhì)細胞。 Butovsky 教授認為，如果沒有任何小膠質(zhì)細胞來支持其他腦細胞，F(xiàn)IRE 小鼠的發(fā)育和功能可能會受到影響。
其他研究人員認為小鼠的早期死亡可能因為缺乏 CSF1R，它也由神經(jīng)元表達并支持它們的生存。 華盛頓大學(xué)的 Dave Holtzman 和 Yang Shi 教授寫道：FIRE 小鼠中的遺傳 CSF1R 和小膠質(zhì)細胞消融可能使它們?nèi)菀壮霈F(xiàn)故障，在諸如淀粉樣斑塊等病理挑戰(zhàn)時，在沒有小膠質(zhì)細胞的情況下無法正確解決這些問題。
恢復(fù) 5xFAD-FIRE 小鼠的小膠質(zhì)細胞能否預(yù)防病理并提高存活率？ Kiani Shabestari 教授用來自野生動物的小膠質(zhì)細胞注射入 2 個月大小鼠的海馬體和皮質(zhì)。 2 個月時，5xFAD-FIRE 小鼠沒有表現(xiàn)出腦出血或鈣化的跡象。 3 個月后，小膠質(zhì)細胞已將大腦重新填充到 5xFAD 動物的水平，移植的細胞比 5xFAD 對應(yīng)的細胞具有更少、更粗的分支。
5 個月大時，接受移植小鼠的 CAA 更少，核心斑塊更密集，并且沒有腦出血或腦鈣化。 重新填充的小膠質(zhì)細胞表達 TGF-β 和 PDGF-β 并聚集在脈管系統(tǒng)附近，可能會聚集到 CAA。華盛頓大學(xué)的 Marco Colonna 和 Zhangying Cai教授稱：CAA、腦鈣化和腦出血都通過小膠質(zhì)細胞移植得到了解決，這是非常了不起的結(jié)果。
事實上，Kiani Shabestari 教授在 5 例 CAA 患者的前額皮質(zhì)組織中發(fā)現(xiàn)了鈣化，但在 5 例 CAA 陰性病例中沒有發(fā)現(xiàn)鈣化，這表明這種現(xiàn)象也可能發(fā)生在 AD 大腦中。但患有 CAA比患有 AD 的患者微出血更嚴重、記憶力更差，并且會更早死亡。
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