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阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等神经退行性疾病严重影响人们健康。为探究小胶质细胞驱动的炎症在其中的作用，研究人员用 α- 突触核蛋白（αSyn）或 tau 激活小胶质细胞并移植到小鼠大脑。结果发现可引发 tau 病变、突触核蛋白病变等，表明该炎症在疾病发展中起关键作用。
在神经科学的神秘领域中，阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）就像两座难以攻克的大山，给无数患者及其家庭带来了沉重的负担。这两种疾病的显著特征是神经元内出现异常蛋白质聚集，如 AD 中的神经原纤维缠结（由过度磷酸化的 tau 蛋白组成）和 PD 中的路易小体（由 α- 突触核蛋白（αSyn）聚集形成）。随着病情的发展，这些蛋白质聚集体会在细胞间扩散，使病变范围不断扩大，侵蚀大脑的多个区域。同时，神经炎症也是这两种疾病的重要特征，小胶质细胞的激活会引发炎症反应。然而，一直以来，小胶质细胞驱动的炎症能否引发不同的蛋白质病变以及相关神经病理变化，在神经退行性疾病的研究中还是一个未解之谜。
为了揭开这个谜团，来自首尔国立大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Experimental & Molecular Medicine》杂志上。这一研究对于理解神经退行性疾病的发病机制具有重要意义，有望为开发新的治疗方法提供关键线索。
研究人员采用了多种关键技术方法。在细胞层面，通过单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析小胶质细胞的基因表达变化；在动物实验方面，将经过处理的小胶质细胞移植到小鼠大脑中，然后利用免疫组化（IHC）、免疫荧光（IF）等技术检测小鼠大脑的病理变化，同时通过行为学测试评估小鼠的运动和认知功能。
下面来详细看看研究结果。
基因表达模式改变：研究人员用表达 β - 半乳糖苷酶（LacZ）、αSyn 或 tau 蛋白的 SH - SY5Y 神经母细胞瘤细胞的条件培养基（CM）处理原代小胶质细胞。scRNA - seq 分析显示，经 αSyn - CM 或 tau - CM 处理后，小胶质细胞的基因表达模式发生显著改变。原本占比较高的稳态小胶质细胞比例大幅下降，而炎症性小胶质细胞 1 和 2 的比例显著增加。进一步研究发现，炎症性小胶质细胞 1 和 2 虽然都高表达炎症相关基因，但它们在分子特征上存在差异。炎症性小胶质细胞 1 与脂质代谢和免疫细胞迁移关联更强，且富含与 NLRP3 炎性小体通路相关的基因；炎症性小胶质细胞 2 则与 toll 样受体（TLR）信号通路激活、抗原呈递和加工以及免疫细胞迁移密切相关。这表明，接触病理蛋白聚集体会使小胶质细胞向炎症表型转变，且不同亚型的炎症性小胶质细胞在神经退行性疾病中可能发挥不同作用。
小胶质细胞的分布：为确定最佳注射细胞数量，研究人员分别向小鼠单侧纹状体注射2×104（低）和5×104（高）个小胶质细胞。结果发现，2×104个细胞足以在注射部位维持小胶质细胞增生达 3 个月，因此后续实验选择该注射量。通过对注射前用量子点（QD）预处理的小胶质细胞进行荧光成像，发现 QD 信号仅在注射针道附近检测到，其他脑区未发现，说明引入的小胶质细胞主要分布在注射部位附近。
蛋白质病变：注射 4 周后，研究人员对小鼠大脑不同区域进行蛋白质分析。蛋白质免疫印迹（western blot）结果显示，在 αSyn - Mg 和 tau - Mg 组小鼠的同侧纹状体、对侧纹状体、大脑皮层和海马体中，αSyn、磷酸化 αSyn（pS129）和磷酸化 tau（p - tau）蛋白水平均显著升高，且这种升高不仅出现在洗涤剂可溶性（Tx - sol）部分，也出现在洗涤剂不溶性（Tx - insol）部分。免疫组化检测发现，pS129 和 p - tau 的相对光密度值在注射后 1 周就开始升高，且随着时间推移在各脑区逐渐增加。进一步通过共染色实验证实，pS129 和 p - tau 在神经元和小胶质细胞中均有积累，且这些蛋白聚集体具有 β - 折叠结构。这表明激活的小胶质细胞能够诱导 αSyn 和 tau 蛋白的磷酸化和扩散，引发广泛的蛋白质病变。
神经炎症和胶质细胞增生：利用免疫组化检测 Iba1（小胶质细胞标记物）、GFAP（星形胶质细胞标记物）和 TNFα（炎症因子），结果显示在 αSyn - Mg 和 tau - Mg 组小鼠中，这些指标的光密度值显著增加，表明出现了小胶质细胞增生、星形胶质细胞增生和神经炎症。且这些变化在不同脑区的发展模式有所不同，如 Iba1 在同侧纹状体的光密度值在注射 1 周后达到峰值，随后略有下降；而 GFAP 的光密度值在注射 1 周后显著增加，并在 4 周内保持较高水平；TNFα 水平则在注射 1 - 2 周后逐渐升高，4 周时达到峰值。这说明激活的小胶质细胞会引发神经炎症和胶质细胞增生，且这些病理变化在不同脑区呈现出不同的动态变化。
行为学变化：行为学测试结果显示，αSyn - Mg 和 tau - Mg 组小鼠在平衡木测试中的表现从注射后 4 周开始下降，前肢和后肢力量分别在 6 周和 8 周后出现明显减弱。在旷场实验中，αSyn - Mg 组小鼠在注射 4 周后移动距离显著增加，8 周时在中心区域停留时间增加；在 Y 迷宫测试和被动回避测试中，这两组小鼠分别在 6 周和 8 周后出现认知功能缺陷。同时，研究人员还发现小鼠中脑黑质（SN）的 TH 阳性多巴胺能神经元数量减少，TH 免疫反应性降低。这表明激活的小胶质细胞导致的蛋白质病变、神经炎症和胶质细胞增生会引起小鼠运动和认知功能障碍。
研究结论表明，小胶质细胞在受到神经元分泌的 αSyn 或 tau 刺激后，会从稳态状态转变为炎症状态。将这些激活的小胶质细胞移植到小鼠纹状体中，能够引发神经退行性疾病的多种病理特征，包括广泛的 tau 病变、突触核蛋白病变、胶质细胞增生、神经炎症以及运动和认知功能缺陷。并且，这些病理特征会从注射部位逐渐扩散到多个脑区。
在讨论部分，研究人员指出，混合蛋白质病变在神经退行性疾病中很常见，以往的交叉播种理论不能完全解释这种现象。他们的研究提出了一种新的理论，即小胶质细胞激活引发的神经炎症可能导致神经元中多种蛋白质聚集。虽然该研究进一步证实了神经炎症在蛋白质病变发生和发展中的作用，但神经炎症与蛋白质聚集之间的确切因果关系仍需进一步研究。此外，不同蛋白质刺激对小胶质细胞反应的影响存在异质性，这也是未来研究需要关注的重要问题。
总的来说，这项研究为神经退行性疾病的研究开辟了新的方向，所建立的小胶质细胞注射模型为深入研究神经炎症与蛋白质聚集之间的相互作用提供了有力工具，有助于寻找新的治疗靶点，为开发治疗神经退行性疾病的新方法带来了希望。
