CD22通过INPP5D信号通路调控小胶质细胞中的Aβ清除

《Frontiers in Cellular Neuroscience》：CD22 regulates Aβ clearance in microglia through INPP5D signaling

　　

引言：小胶质细胞（microglia）对淀粉样蛋白-β（amyloid-β，Aβ）的清除受损是阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的核心驱动因素，然而调控细胞内Aβ降解的机制仍不明确。方法：研究人员利用原代小胶质细胞、转录组学分析以及AD患者和转基因小鼠的海马样本，探讨了CD22在小胶质细胞Aβ处理中的作用。结果：研究人员确定CD22是一种Aβ诱导的信号调节因子，可抑制小胶质细胞的Aβ加工。AD患者和转基因小鼠的海马中CD22表达升高，且在小胶质细胞中可被Aβ迅速诱导。功能上，CD22敲低增强了细胞内Aβ降解，但不影响初始摄取。转录组分析确定AD风险基因INPP5D（编码SHIP1，一种肌醇5′-磷酸酶）是CD22的关键下游效应物。CD22缺失抑制INPP5D表达并促进AKT激活，而INPP5D过表达部分挽救了增强的Aβ清除表型。这些发现定义了一个CD22-INPP5D信号轴，其作为小胶质细胞Aβ加工的分子刹车。Aβ本身诱导CD22表达，揭示了一个前馈抑制环路，即淀粉样蛋白积累限制其自身的清除。讨论：综上所述，这些发现确定了调控细胞内Aβ降解的一种机制，并提示CD22-INPP5D轴可作为AD的潜在治疗靶点。

该研究发表于《Frontiers in Cellular Neuroscience》。研究背景方面，阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是全球最常见的痴呆症，其病理特征为细胞外淀粉样蛋白-β（amyloid-β，Aβ）斑块沉积和细胞内过度磷酸化tau蛋白组成的神经原纤维缠结。现有证据表明，Aβ清除受损而非单纯过度产生是疾病起始和进展的关键驱动因素。小胶质细胞（microglia）作为中枢神经系统的常驻免疫细胞，是Aβ摄取和降解的主要介导者，但在AD中小胶质细胞吞噬能力逐渐下降，导致淀粉样蛋白积累和慢性神经炎症。全基因组关联研究（genome-wide association studies，GWAS）已识别出许多在小胶质细胞中高表达的AD风险基因，其中INPP5D（编码SHIP1，一种肌醇5′-磷酸酶）通过负向调控免疫受体下游的AKT信号传导，其功能缺失变异与AD风险增加相关，且AD脑中INPP5D表达升高，提示其可能抑制小胶质细胞激活和吞噬功能，但其上游调控机制不明。CD22属于唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素（sialic acid-binding immunoglobulin-like lectin，Siglec）家族，既往被认为主要在B细胞中作为抑制性受体，近期发现在衰老相关小胶质细胞中负向调控吞噬作用，阻断CD22可恢复衰老大脑的吞噬功能并增强髓鞘碎片和Aβ清除，但其下游信号通路尤其在Aβ清除中的作用尚不明确。因此，研究人员开展此项研究以明确CD22在小胶质细胞Aβ处理中的角色及其与INPP5D的调控关系。

研究人员为开展研究用到的主要关键技术方法包括：利用公共数据库GEO数据集GSE173955进行人海马死后转录组生物信息学分析；使用APP/PS1转基因小鼠及同龄野生型对照的海马组织样本；原代小胶质细胞的分离与培养；Aβ₄₂寡聚体处理；小干扰RNA（siRNA）及短发夹RNA（shRNA）慢病毒介导的Cd22敲低与Inpp5d过表达及救援实验；蛋白质免疫印迹（Western blot）分析；酶联免疫吸附测定（ELISA）分析Aβ摄取与降解；实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR）； bulk RNA测序（bulk RNA-sequencing）及差异表达与富集分析；统计学分析采用t检验及方差分析。

研究结果部分如下。

3.1 CD22在AD患者和转基因小鼠模型中上调并在原代小胶质细胞中被Aβ诱导。研究人员分析人海马RNA-seq数据集GSE173955，发现AD患者海马中CD22表达显著高于认知正常对照组。在APP/PS1转基因小鼠海马中，Cd22 mRNA及CD22蛋白水平在6月和9月龄均显著高于野生型对照，且随年龄增长增幅更大，与Aβ负荷进展一致。原代小胶质细胞经2 μM Aβ₄₂处理后，CD22蛋白水平在1小时即显著上调，4至6小时达峰值，24小时仍高于基线，表明Aβ足以直接诱导小胶质细胞中CD22表达。

3.2 Cd22敲低增强原代小胶质细胞的Aβ清除。研究人员通过siRNA和shRNA慢病毒敲低Cd22，证实敲低后细胞内Aβ水平显著降低。在t=0小时测量初始Aβ₄₂摄取，Cd22敲低未显著影响摄取量；但在去除胞外Aβ₄₂孵育3小时后（t=3小时），Cd22缺陷细胞内残留Aβ₄₂显著减少，表明Cd22敲低增强了细胞内Aβ降解而非摄取。

3.3 转录组分析鉴定Inpp5d为Cd22的潜在下游效应物。研究人员对Cd22敲低的原代小胶质细胞进行bulk RNA-seq，发现2068个基因下调、2199个基因上调。KEGG富集分析显示Fcγ受体介导的吞噬作用、溶酶体通路等相关通路显著富集。将差异基因与AD风险基因及AD相关小胶质基因取交集，获得两个共同候选基因Inpp5d和Spi1，其中Inpp5d因在AD小胶质信号中的既定角色被优先关注。热图显示Cd22敲低细胞中INPP5D表达降低，溶酶体及吞噬相关通路协同上调。

3.4 Cd22敲低抑制小胶质细胞中Inpp5d表达。RNA-seq与qPCR均证实Cd22敲低后Inpp5d mRNA水平显著下降。Western blot显示Cd22敲低显著降低INPP5D蛋白表达，同时磷酸化AKT（p-AKT）水平升高而总AKT不变，提示CD22通过INPP5D调控AKT信号。体内验证发现APP/PS1小鼠海马中INPP5D蛋白水平在6月和9月龄均显著高于野生型，与既往AD脑中INPP5D升高报道一致。

3.5 INPP5D过表达减弱Cd22敲低诱导的增强型Aβ清除。研究人员在Cd22敲低细胞中过表达INPP5D，Western blot确认敲低与过表达效率。Aβ₄₂摄取实验显示各组间t=0小时摄取无显著差异。Cd22敲低使t=3小时残留Aβ₄₂比例显著降低（清除增强），而在Cd22敲低基础上过表达INPP5D可部分恢复残留Aβ₄₂水平至接近对照，单一INPP5D过表达不影响降解，表明INPP5D作为下游效应物部分介导CD22对Aβ清除的调控。

讨论部分总结：研究人员提出工作模型，即CD22主要通过抑制细胞内降解而非初始摄取来限制小胶质细胞Aβ清除。Cd22敲低后清除增强伴随溶酶体与吞噬通路富集，确立CD22为降解效率的选择性调节因子。研究将CD22鉴定为INPP5D的功能上游调节因子，揭示了抑制性受体与AD风险磷酸酶间的关联。Aβ本身诱导CD22形成前馈抑制环路。Cd22敲低伴随INPP5D抑制及AKT磷酸化增加，救援实验支持INPP5D为CD22下游效应物，CD22-INPP5D轴可能通过INPP5D-AKT信号调控清除。需注意小鼠与人脑CD22表达细胞类型可能存在种属差异，机制需在人类小胶质模型验证。局限性包括原代细胞不能完全模拟体内、CD22调控INPP5D的具体分子机制未明、可能涉及IGF2R等其它通路。综上，研究确定CD22为Aβ诱导的小胶质细胞Aβ清除刹车分子，定义INPP5D为关键下游效应物关联AKT信号，阐明该轴特异性约束细胞内Aβ降解，拓展了对AD小胶质细胞功能障碍的理解，提示CD22-INPP5D界面可作为增强淀粉样蛋白清除的潜在治疗靶点。

研究结论部分翻译：综上所述，研究人员确定CD22为Aβ诱导的小胶质细胞Aβ清除的分子刹车，并定义INPP5D为关联AKT信号改变的关键下游效应物。通过阐明这一特异性约束细胞内Aβ降解的信号轴，本研究拓展了当前对AD中小胶质细胞功能障碍的理解，并凸显CD22-INPP5D界面可作为增强淀粉样蛋白清除的潜在治疗靶点。