可溶性CSF1R通过激活小胶质细胞促进阿尔茨海默病淀粉样蛋白清除的新机制

《Journal of Neuroinflammation》：Soluble CSF1R promotes microglial activation and amyloid clearance in alzheimer’s disease

本研究针对阿尔茨海默病(AD)中CSF1R信号通路调控机制不清的问题，开展了sCSF1R在AD病理进程中的功能研究。通过分析三个独立临床队列和5xFAD转基因小鼠模型，发现sCSF1R在AD患者脑脊液中显著升高且与核心生物标志物(tTau/pTau181/Aβ42)正相关。功能实验表明sCSF1R能增强小胶质细胞存活、迁移、炎症反应和Aβ吞噬能力，体内实验证实sCSF1R可促进斑块周围小胶质细胞聚集并改善神经病变。研究首次揭示sTREM2-ADAM17-CSF1R调控轴，为AD神经免疫调控提供了新靶点。

　　

在大脑这片复杂的神经网络中，小胶质细胞作为常驻免疫卫士，时刻守护着神经元的健康。然而在阿尔茨海默病(AD)的病理环境下，这些本应起到保护作用的细胞却常常陷入功能紊乱的状态。近年来，集落刺激因子1受体(CSF1R)作为调控小胶质细胞生存与功能的关键分子备受关注，但其可溶性形式(sCSF1R)在神经退行性疾病中的作用却一直是个未解之谜。

传统观点认为，CSF1R主要通过膜结合形式接收CSF1和IL-34等配体信号，维持小胶质细胞的稳态。而由ADAM17介导产生的sCSF1R，长期以来被视为受体调控的副产物。然而，张连帅等人的研究彻底颠覆了这一认知，他们在《Journal of Neuroinflammation》上发表的最新成果表明，sCSF1R不仅是AD病理过程中的活跃参与者，更可能是调控小胶质细胞功能的关键开关。

研究人员首先从临床数据中发现了重要线索：通过对三个独立AD队列的脑脊液蛋白质组学数据分析，发现AD患者脑脊液中sCSF1R水平显著高于认知正常对照组。更引人注目的是，sCSF1R水平与AD核心生物标志物——总tau蛋白、磷酸化tau蛋白(pTau¹⁸¹)和β-淀粉样蛋白1-42(Aβ₄₂)均呈正相关，甚至与蒙特利尔认知评估(MoCA)得分也呈现正相关关系。这一发现提示，sCSF1R的升高可能不是简单的病理伴随现象，而是机体对抗神经退行性变的积极反应。

为了探究sCSF1R产生的细胞来源和调控机制，研究团队在5xFAD转基因小鼠模型和LPS诱导的急性神经炎症模型中进行了深入探索。实验结果显示，在病理状态下激活的小胶质细胞是sCSF1R的主要来源。当研究人员用Aβ₄₂寡聚体或纤维体处理原代小胶质细胞时，细胞培养上清中的sCSF1R水平明显上升，这直接证明了淀粉样蛋白病理能够驱动sCSF1R的产生。

机制探索方面，研究揭示了sTREM2-ADAM17-CSF1R这一新颖的调控轴。可溶性TREM2(sTREM2)是另一个在AD中备受关注的微环境调节因子，本研究发现在其作用下，小胶质细胞通过ADAM17介导的蛋白水解作用，加速了膜结合CSF1R的切割，从而促进sCSF1R的生成。使用ADAM17特异性抑制剂TAPI-1或DPC 333处理，能有效阻断sTREM2诱导的CSF1R切割过程。值得注意的是，sTREM2并不影响ADAM17的基因表达或蛋白水平，而是通过增强其酶活性来发挥作用。

功能研究部分的结果更加令人振奋。研究人员通过原代小胶质细胞实验发现，重组sCSF1R蛋白能够显著改变小胶质细胞的状态：下调Cx3cr1、P2ry12等稳态标志物，上调Cst7、Clec7a等疾病相关小胶质细胞(DAM)标志物，并促进IL-1β、IL-6和TNF-α等促炎因子的表达。在Transwell迁移实验中，sCSF1R处理组的小胶质细胞表现出更强的迁移能力；细胞存活实验和TUNEL染色结果显示，sCSF1R能促进小胶质细胞存活并抑制凋亡；而通过FAM标记的Aβ₄₂吞噬实验则证实，sCSF1R可增强小胶质细胞对Aβ的吞噬清除能力。

特别值得关注的是，这些功能效应在Trem2基因敲除的小胶质细胞中依然存在，说明sCSF1R的作用不依赖于TREM2信号通路，这为TREM2功能受损的AD患者提供了潜在的治疗新思路。

体内实验部分，研究人员将sCSF1R蛋白直接注射到野生型小鼠海马区，7天后观察到注射区域小胶质细胞明显激活：细胞数量增加、分支复杂度降低、CD68表达上调、稳态标志物P2ry12下调而激活标志物Clec7a上调。这些变化一致表明，sCSF1R在体内同样具有激活小胶质细胞的能力。

在5xFAD AD模型小鼠中，sCSF1R的海马注射带来了更为重要的病理改善：淀粉样斑块负荷显著减少，斑块周围小胶质细胞聚集增多，CD68阳性吞噬活性增强，斑块相关神经炎性营养不良也得到缓解。Thioflavin-S染色显示，sCSF1R处理后的斑块变得更加致密，这通常与病理严重程度减轻相关。

关键技术方法包括：利用ELISA和免疫印迹定量分析小鼠和临床样本中sCSF1R水平；通过原代小胶质细胞培养体系进行功能研究；采用脑立体定位注射技术进行体内功能验证；应用临床蛋白质组学数据集（包括Knight ADRC、FACE、ADNI等队列）进行生物信息学分析；使用重组蛋白表达纯化技术获得sCSF1R和sTREM2蛋白；借助免疫组织化学和共聚焦显微镜进行形态学分析。

sCSF1R在AD中的临床相关性

通过对大规模临床蛋白质组学数据的分析，研究发现sCSF1R在AD患者脑脊液中显著升高，且其水平与核心AD生物标志物和认知功能呈正相关，提示sCSF1R可能作为疾病相关小胶质细胞应答的标志物。

病理性小胶质细胞激活驱动sCSF1R升高

在5xFAD小鼠和LPS诱导的炎症模型中，小胶质细胞激活伴随sCSF1R水平上升，体外实验进一步证实Aβ和小胶质细胞激活剂均可诱导sCSF1R产生，明确了小胶质细胞激活与sCSF1R生成的因果关系。

sTREM2通过ADAM17促进sCSF1R产生

机制研究发现sTREM2通过激活ADAM17酶活性促进CSF1R切割，体内实验证实sTREM2海马注射可增加脑内sCSF1R水平，揭示了sTREM2-ADAM17-CSF1R调控轴的存在。

sCSF1R调节小胶质细胞功能

体外功能实验表明，sCSF1R处理可促进小胶质细胞炎症反应、迁移、存活和Aβ吞噬能力，且在Trem2敲除细胞中效应依然存在，证明sCSF1R的作用不依赖于TREM2。

sCSF1R在体内激活小胶质细胞

野生型小鼠海马注射sCSF1R可诱导小胶质细胞激活，表现为细胞增生、形态改变和激活标志物表达变化，证实sCSF1R在体内具有生物活性。

sCSF1R改善5xFAD小鼠淀粉样病理

在AD模型小鼠中，sCSF1R处理可促进斑块周围小胶质细胞聚集、增强Aβ清除、减轻神经炎性病变，表明sCSF1R具有改善AD病理的潜力。

研究结论部分，作者强调这项工作不仅重新定义了CSF1R的生物学功能，还揭示了sCSF1R作为神经免疫信号网络新组分的双重潜力：既是反映有益小胶质细胞激活的脑脊液生物标志物，又是调节神经炎症和淀粉样病理的候选治疗靶点。与传统的CSF1R抑制剂策略（通过小胶质细胞剔除来减轻病理）不同，sCSF1R提供了一种更为精细的调控方式——在保持小胶质细胞存在的前提下，定向增强其保护性功能。

讨论部分指出，sCSF1R与sTREM2在起源（均为髓系细胞膜受体脱落产物）、加工（均经ADAM17切割）和功能（均调节小胶质细胞活性）上存在显著相似性，提示神经免疫系统中可能存在一种通过可溶性受体片段放大微环境信号的共同策略。然而，与TREM2在疾病相关小胶质细胞中表达上调不同，CSF1R在这一状态往往下调，这种差异可能反映了两种受体在微胶质细胞应答不同阶段的特异性作用。

该研究的突破性发现为AD治疗策略提供了新视角。传统CSF1R抑制剂通过剔除小胶质细胞来减轻神经炎症，但这种方法可能同时消除了细胞的保护功能。而sCSF1R则提供了一种更为精准的调控策略——在保持小胶质细胞存在的前提下，特异性增强其清除Aβ和保护神经元的能力。这种"功能调控而非细胞剔除"的思路，可能更适合AD这种复杂病理过程的长期管理。

值得注意的是，sCSF1R与核心AD生物标志物及认知功能的正相关性，使其有潜力成为评估疾病进展和治疗反应的新型生物标志物。特别是在sTREM2已成为AD微环境重要指标的背景下，sCSF1R的发现为理解神经免疫调控网络提供了新的维度。

当然，这一新兴领域仍有许多问题有待解答：sCSF1R的具体作用受体尚未明确，长期sCSF1R升高的后果需要评估，其对tau病理等其他AD特征的影响也有待探索。然而，毫无疑问的是，这项研究为我们理解阿尔茨海默病中神经免疫调控机制开辟了新天地，为开发针对小胶质细胞功能调节的治疗策略提供了有希望的新方向。