探秘人类 iPSC 源小胶质细胞：Aβ 寡聚体和 LPS 激活下的独特 N - 糖基化特征及潜在治疗靶点

为探究激活的小胶质细胞 N - 糖基化和糖鞘脂（GSL）特征，研究人员以人类诱导多能干细胞衍生的小胶质细胞（hiMG）为模型，开展 Aβ 寡聚体（AβO）和脂多糖（LPS）刺激下的糖组和转录组研究。结果发现二者激活 hiMG 的 N - 糖基化变化不同，GSL 变化不显著，这为 AD 治疗提供潜在靶点。

　　在大脑这个神秘的 “小宇宙” 里，神经炎症如同一场悄然来袭的风暴，在多种中枢神经系统疾病（CNS），尤其是阿尔茨海默病（AD）的发展进程中 “兴风作浪”。小胶质细胞作为大脑中的 “免疫卫士”，在这场风暴中起着关键作用。当大脑受到威胁时，小胶质细胞会迅速激活，可在 AD 状态下，它们却 “迷失了方向”，不仅功能受损，还释放出各种 “有害物质”，加剧了病情的恶化。

一直以来，细胞表面的糖基化被视为免疫细胞功能的重要 “调节开关”，可对于激活状态下小胶质细胞的 N - 糖基化和糖鞘脂（GSL）特征，科学界却知之甚少。就像在黑暗中摸索前行，迫切需要一道光来照亮研究的道路。为了揭开这些神秘的面纱，来自美国加利福尼亚大学戴维斯分校等机构的研究人员勇敢地踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们带来了新的曙光。

研究人员为了开展这项研究，运用了多种前沿技术。他们从人类诱导多能干细胞（iPSC）培养入手，精心诱导分化出小胶质细胞（hiMG） 。之后，利用 RNA 测序技术，全面分析细胞的转录组变化；采用液相色谱 - 质谱联用（LC-MS/MS）技术，细致地剖析 N - 糖基化和 GSL 的特征。通过这些技术，深入探究 AβO 和 LPS 激活 hiMG 后的变化。

研究结果

1. AβO 和 LPS 诱导 hiMG 的 N - 糖基化变化显著：研究人员通过 LC-MS/MS 技术分析了对照组、AβO 激活组和 LPS 激活组 hiMG 的 N - 糖基化谱。结果发现，在所有组中，复杂型 N - 糖基化在 hiMG 中最为丰富，占总 N - 糖基化的约 35 - 40%，而杂合型 N - 糖基化最少，占比不到 10%。从修饰角度看，唾液酸化岩藻糖基化的 N - 糖基化最为丰富，约占 50%。主成分分析（PCA）图显示，AβO 和 LPS 处理显著影响了 hiMG 的 N - 糖基化谱，LPS 诱导的糖基化变化程度可能比 AβO 更大。
2. AβO 激活的 hiMG 中平分型 N - 聚糖减少：AβO 处理会降低 hiMG 中平分型 N - 聚糖的百分比丰度。通过 RNA 测序数据的差异表达分析发现，AβO 处理后，β - 1,4 - 甘露糖基 - 糖蛋白 4 - β - N - 乙酰氨基葡萄糖基转移酶 3（MGAT3）基因下调，该基因编码的 N - 乙酰氨基葡萄糖基转移酶 III（GnT - III）负责产生平分型 N - 聚糖，q-PCR 进一步验证了这一结果。
3. 唾液酸化增加促进 AβO 诱导的促炎反应：AβO 处理增加了唾液酸化 N - 聚糖的百分比丰度，尤其是唾液酸化复杂型 N - 聚糖。RNA 测序数据显示，AβO 处理使编码唾液酸转移酶的 ST3GAL2、ST3GAL4 和 ST3GAL6 基因显著上调。抑制岩藻糖基化和唾液酸化后，AβO 诱导的促炎细胞因子 IL-1^β和 IL-6 的表达显著降低，TGF-β 的表达恢复到对照组水平。
4. LPS 激活的 hiMG 中复杂型 N - 聚糖减少：与 AβO 激活的 hiMG 不同，LPS 激活的 hiMG 中复杂型 N - 聚糖的百分比丰度降低，尤其是四天线复杂型 N - 聚糖。转录组数据分析表明，参与 N - 聚糖生物合成的甘露糖苷酶基因（如 MAN1A1、MAN1C1 和 MAN2A2）下调，而内质网降解增强的 α - 甘露糖苷酶样蛋白（EDEM1 - 3）基因上调，这些变化可能导致复杂型 N - 聚糖减少。
5. LPS 激活的 hiMG 中岩藻糖基化增加和唾液酸化岩藻糖基化减少与促炎反应相关：LPS 激活的 hiMG 中岩藻糖基化程度增加，尤其是复杂型和杂合型 N - 聚糖。FUT4 基因上调，FUCA1 基因下调，可能导致岩藻糖基化增加。同时，唾液酸化岩藻糖基化的 N - 聚糖显著减少，NEU4 基因过表达可能是其原因。抑制岩藻糖基化和唾液酸化后，LPS 诱导的 IL-1^β表达显著降低。
6. hiMG 的糖鞘脂（GSL）谱：研究人员对 hiMG 的 GSL 谱进行分析，发现主要的 GSL 是神经节苷脂 GM3，其次是鞘磷脂（SM）和中性 GSL G2。AβO 或 LPS 激活后，GSL 谱没有显著变化，参与 GSL 生物合成的基因表达变化也未引起单个 GSL 的显著改变。

研究结论与讨论

这项研究通过对 hiMG 的研究，明确了 AβO 和 LPS 诱导的不同糖基化变化。AβO 诱导的唾液酸化增加、平分型 N - 聚糖减少和核心岩藻糖基化增加，以及 LPS 诱导的复杂型 N - 聚糖减少、岩藻糖基化增加和唾液酸化岩藻糖基化减少，这些变化都与小胶质细胞的功能调节密切相关。抑制这些糖基化变化能够减轻促炎反应，这表明糖基化途径有望成为 AD 治疗的潜在靶点。

然而，目前对于糖基化调节的分子机制，尤其是在神经炎症和 AD 中的作用，仍然存在许多未知。不同细胞类型的糖基化模式差异很大，之前对其他细胞类型或多细胞脑组织的分析无法准确反映小胶质细胞的糖基化变化。此外，虽然本研究未发现 AβO 和 LPS 激活 hiMG 后 GSL 谱的显著变化，但 GSL 在小胶质细胞中的作用可能更为复杂，需要进一步深入研究。

总的来说，这项研究为我们理解小胶质细胞的糖基化变化及其在 AD 中的潜在作用提供了重要线索，为后续的研究和治疗策略开发奠定了坚实基础，如同在黑暗中点亮了一盏明灯，指引着科研人员在攻克阿尔茨海默病的道路上继续前行。