Aβ1-42寡聚体诱导星形胶质细胞衰老和反应性增生的差异性研究及其在阿尔茨海默病中的意义

本研究聚焦阿尔茨海默病（AD）中Aβ1-42寡聚体对星形胶质细胞的差异性影响。研究人员通过对比健康人（HS）与AD患者来源的星形胶质细胞，发现Aβ1-42处理可诱导HS细胞凋亡后反应性增生，而AD细胞则走向衰老并分泌神经毒性物质。该研究揭示了星形胶质细胞在AD病理中的双重角色，为靶向细胞衰老的治疗策略提供了新见解。

　　

随着全球人口老龄化加剧，阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）已成为威胁老年人健康的主要神经退行性疾病。其特征性病理变化包括β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的老年斑和tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结。尽管Aβ假说在AD研究中占据主导地位，但越来越多的证据表明，大脑中的其他细胞类型，特别是星形胶质细胞，在AD的发生和发展中扮演着关键角色。星形胶质细胞作为中枢神经系统中最丰富的胶质细胞，不仅负责维持脑内环境稳定，还参与血脑屏障功能调节、神经递质回收以及突触可塑性调节等多个重要生理过程。

在AD病理环境下，星形胶质细胞可能走向两种不同的命运：细胞衰老（cellular senescence）或反应性胶质增生（reactive astrogliosis）。细胞衰老是一种不可逆的细胞周期停滞状态，伴随衰老相关分泌表型（SASP）的产生，而反应性增生则是星形胶质细胞对损伤的应答反应，表现为形态改变、增生和炎症因子释放。然而，目前尚不清楚来自健康个体和AD患者的星形胶质细胞对Aβ_1-42寡聚体的应答是否存在差异，以及这种差异如何影响AD的病理进程。

为了解决这些问题，来自意大利佛罗伦萨大学的研究团队开展了一项深入研究，比较了健康人和AD患者来源的星形胶质细胞对Aβ_1-42寡聚体的应答差异。他们的研究成果发表在《Mechanisms of Ageing and Development》上，为理解AD中星形胶质细胞的异质性反应提供了新的视角。

研究人员采用了多种关键技术方法开展本研究。他们使用来自6名健康 donor（平均年龄49±4.9岁）和5名AD患者（平均年龄83±5.6岁）的原代星形胶质细胞，通过 confocal microscopy 观察Aβ_1-42寡聚体的内化过程，并利用 dynasore 抑制网格蛋白依赖的内吞作用。蛋白酶体活性采用 Proteasome Activity Assay 检测，钙离子水平使用 Fluo-4 AM 探针通过流式细胞术和 confocal microscopy 评估。细胞凋亡通过 Annexin V/7AAD 染色和 caspase-3/7 活性测定，线粒体膜电位使用 JC-1 探针检测。细胞衰老通过 SA-β-Gal 染色、p14^ARF Western blot 以及 γH2AX 和 macroH2A.1 免疫荧光进行评估。分泌因子谱使用 Quantibody Array 分析，星形胶质细胞反应性通过 GFAP、Vimentin 和 Ki-67 免疫荧光评估。最后，通过条件培养基处理分化的 SH-SY5Y 神经元样细胞来评估神经毒性。

3.1. Aβ_1-42寡聚体的内化及其对蛋白酶体活性的影响

研究人员发现Aβ_1-42寡聚体能够被健康和AD星形胶质细胞内化，且女性AD星形胶质细胞的内化程度更高。使用dynasore抑制内吞作用后，内化减少了约50%，表明该过程主要通过网格蛋白依赖的内吞途径进行。有趣的是，Aβ_1-42处理显著提高了健康星形胶质细胞的蛋白酶体活性，但在AD星形胶质细胞中却降低了蛋白酶体活性，表明AD细胞存在蛋白酶体功能缺陷。

3.2. Aβ_1-42寡聚体诱导钙稳态失衡、凋亡和线粒体去极化

Aβ_1-42处理引起细胞内钙离子水平升高，这主要源于细胞内钙库的释放而非细胞外钙内流。健康星形胶质细胞出现了显著的凋亡现象，包括早期和晚期凋亡/坏死细胞比例增加以及caspase-3/7活性升高。相比之下，AD星形胶质细胞对Aβ_1-42诱导的凋亡具有抵抗力。线粒体膜电位检测显示，两组细胞都出现了线粒体去极化，但健康细胞的去极化程度更为显著。

3.3. Aβ_1-42寡聚体诱导AD星形胶质细胞衰老

经过5天Aβ_1-42处理后，只有AD星形胶质细胞表现出明显的衰老特征：SA-β-Gal阳性细胞比例增加、p14^ARF表达上调、γH2AX和macroH2A.1核 foci 形成。值得注意的是，女性AD星形胶质细胞显示出更高的衰老易感性，多种衰老标志物的表达均高于男性AD细胞。

3.4. SASP因子表达、神经炎症谱和反应性胶质增生

Quantibody Array分析显示，两组星形胶质细胞在Aβ_1-42处理后都产生了炎症因子，但存在重要差异：AD细胞中BDNF表达降低而Eotaxin-2表达增加。健康星形胶质细胞在早期经历凋亡后，存活的细胞出现了反应性增生，表现为细胞数量恢复、GFAP和Vimentin表达增加以及Ki-67阳性细胞比例升高。相反，AD星形胶质细胞未能出现这种反应性表型。

3.5. 处理后的星形胶质细胞条件培养基对分化神经母细胞瘤细胞的影响

最重要的是，来自Aβ_1-42处理的AD星形胶质细胞的条件培养基能够诱导分化的SH-SY5Y神经元样细胞死亡，而健康星形胶质细胞的条件培养基则无此效应。这表明衰老的AD星形胶质细胞分泌的因子具有神经毒性，可能直接参与AD中的神经元损伤。

该研究得出了几个重要结论：首先，尽管健康和AD星形胶质细胞都能够内化Aβ_1-42寡聚体，但它们对这种应激刺激的反应存在本质差异。健康细胞通过增强蛋白酶体活性试图清除异常蛋白，部分细胞发生凋亡，而存活细胞则进入反应性增生状态，这可能是一种修复和代偿机制。相比之下，AD星形胶质细胞由于先前已在体暴露于Aβ环境，可能已经发生了适应性改变，表现为对凋亡的抵抗性，但蛋白酶体功能受损，最终走向衰老而非反应性增生。

其次，星形胶质细胞的衰老在AD病理中具有重要意义。衰老的AD星形胶质细胞虽然不直接死亡，但通过分泌SASP因子和其他尚未鉴定的毒性物质，可能对周围神经元产生 detrimental 影响。本研究首次证明来自AD星形胶质细胞的条件培养基能够诱导神经元死亡，而健康细胞的则不能，这强烈提示衰老星形胶质细胞的分泌组具有独特的神经毒性特征。

第三，研究发现女性AD星形胶质细胞对Aβ_1-42寡聚体表现出更高的内化和更强的衰老倾向，这为理解AD中存在的性别差异提供了细胞层面的解释。女性AD患病率更高且预后更差的流行病学观察，可能部分源于其星形胶质细胞对Aβ毒性的特殊易感性。

最后，该研究强调了星形胶质细胞异质性的重要性。传统的观点往往将星形胶质细胞在AD中的反应简单归类为" reactive astrogliosis"，但本研究显示，根据细胞来源（健康vs AD）和性别不同，星形胶质细胞对Aβ应激的反应可能走向截然不同的命运——反应性增生或细胞衰老。这种异质性反应可能部分解释了为什么针对星形胶质细胞的治疗策略往往效果有限或不一致。

这项研究的意义在于它不仅深化了我们对AD中星形胶质细胞应答的理解，还为开发新的治疗策略提供了方向。针对衰老星形胶质细胞的senolytic疗法（选择性清除衰老细胞的治疗策略）或SASP调制策略，可能成为AD治疗的新途径。此外，研究结果强调了个性化医疗在AD治疗中的重要性，提示未来可能需要根据患者的性别和疾病阶段来制定针对星形胶质细胞的治疗策略。