在果蝇中，神经元特异性抑制异常活跃的Toll-NFκB信号通路可通过Gsk-3β减轻病理性tau蛋白过度磷酸化

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：Neuron-specific suppression of aberrantly active Toll-NFκB signalling mitigates pathogenic tau hyperphosphorylation via Gsk-3β in Drosophila

　　

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  致病性人类tau蛋白会异常激活果蝇中的Toll信号通路。
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  抑制Toll信号通路可限制tau蛋白病的发病进程。
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  下调Toll信号通路可减轻tau蛋白的病理性过度磷酸化。
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  敲低与Toll相关的基因可恢复Gsk3β/Akt/PP2Ac的生理活性。

引言

神经退行性疾病的特点是神经元和胶质细胞中积累了含有tau蛋白的不溶性纤维聚集体，即神经纤维缠结，这类疾病统称为tau蛋白病[1]。这类疾病包括阿尔茨海默病、额颞叶痴呆、进行性核上性麻痹、皮质基底节变性等，由于不同细胞类型的易感性和多种细胞及分子因素的复杂相互作用，表现出极大的临床异质性[2]。微管相关蛋白tau因在tau蛋白病发展中的作用至关重要而备受生物医学领域的关注[3]。在异常条件下，主要是不适当的翻译后修饰（最常见的是磷酸化）和/或基因突变，会导致tau蛋白在神经元内聚集并扩散至整个大脑。这一过程会引发广泛的继发性细胞功能障碍，最终导致神经元死亡[1]。

尽管tau蛋白病的发生有明确的遗传和细胞机制，但其通常在晚期才出现症状，这表明与年龄相关的第三方因素也起着重要作用，其中之一就是持续存在的低度慢性神经炎症[4]、[5]。传统上，神经退行性的免疫调节被认为是由中枢神经系统中的主要免疫细胞——活化的小胶质细胞和星形胶质细胞所介导的[6]。然而，神经元自身免疫信号的作用机制仍不完全清楚。多项证据表明，神经元表达多种免疫受体，包括Toll样受体，这说明细胞内在的免疫信号变化可能直接导致神经退行性病变[7]、[8]。

中枢神经系统主要通过先天免疫系统来调控神经炎症，这是一种进化上保守的快速反应防御机制，能够识别病原体相关分子模式和损伤相关分子模式[9]。虽然TLR和细胞因子是该先天免疫系统的核心组成部分，但神经元内在的先天免疫信号对tau蛋白病进展的具体作用仍不明确[10]。虽然有一些先前的研究显示刺激TLR会促进tau蛋白的过度磷酸化[11]、[12]、[13]，但目前尚不清楚限制Toll信号通路是否能够改善与tau蛋白相关的各种表型，包括病理性过度磷酸化现象。

我们利用具有进化上保守的Toll依赖性免疫反应通路的果蝇tau蛋白病模型，全面研究了Toll信号通路与tau蛋白介导的神经退行性变之间的关系[14]、[15]。原本因为其在胚胎发育过程中对背腹分化的关键作用而被发现的Toll-1基因，后来被证明可以通过诱导抗菌肽来调节抗真菌和抗菌免疫功能[15]、[16]。与脊椎动物的TLR不同，果蝇的Toll-1不能直接识别微生物特征；它的激活依赖于一个蛋白水解级联反应。在该反应中，模式识别受体如革兰氏阴性菌结合蛋白-3能够感知PAMPs，进而触发一系列反应，促使Toll的配体Sp?tzle被蛋白水解激活[15]。Spz与Toll-1的相互作用会启动细胞内的信号级联反应，导致通常将NF-κB样转录因子Dorsal和Dorsal相关免疫因子Dif束缚在细胞质中的IκB同源物Cactus被降解。这样一来，Dorsal和/或Dif就会转移到细胞核中，从而激活包括Drosomycin和Metchnikowin在内的抗菌肽的转录（详见图S1A）[17]。

在本研究中，我们探讨了tau蛋白病与Toll信号通路之间的分子相互作用，并评估了干预Toll信号通路是否能够改变果蝇中人类tau蛋白病的发病进程。

章节摘要

果蝇品系与饲养条件

所有果蝇品系都在标准琼脂/玉米粉/酵母培养基上饲养，饲养环境温度为24±1℃，相对湿度为60%，光照周期为12:12小时明暗交替。本研究使用了三种表达不同人类tau蛋白变异体的转基因品系——tau^WT、tau^V337M和tau^R406W，用于疾病建模[14]、[18]。为了调控Toll信号通路，我们使用了经过验证的UAS-RNAi品系，这些品系针对的基因包括GNBP3（v106591，v32755）、Spz（BL-28538）、Toll-1（BL-31477，BL-35628）、MyD88（BL-36107）、Dif（BL-30513，BL-29514）、Dorsal（BL-27650）等。

人类tau^WT在神经元中的表达可激活Toll信号通路

异常的免疫信号传导以及随之而来的促炎反应是神经退行性疾病的典型特征。在果蝇中，这种促炎作用主要由NF-κB的转移以及随后抗菌肽的诱导所介导[30]。为了探究经典的Toll信号通路是否会影响人类神经元中的tau蛋白病，我们首先确定了人类tau蛋白(tau^WT)的表达是否能够激活Toll信号通路。Toll信号通路的激活特征为

讨论

免疫系统越来越被认为对大脑健康和整体神经功能具有重要的调节作用。因此，由异常免疫反应引发的持续性低度慢性炎症也被认为是多种神经退行性疾病发生和发展的关键因素[4]、[5]。不过，作为潜在疾病治疗靶点的免疫反应通路的有效性目前尚未得到充分研究[53]。在这种神经与免疫的相互作用中，起核心作用的是

CRediT作者贡献说明

Prerna Aggarwal：撰写——初稿、验证、方法学、研究实施、正式分析、数据整理。Surajit Sarkar：撰写——审阅与编辑、监督、资源提供、项目管理、资金申请、概念设计。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。

致谢

我们感谢美国哈佛医学院的Mel Feany教授以及美国的布卢明顿品系中心，他们提供了本研究所使用的部分果蝇品系。本研究得到了印度新德里的Anusandhan国家研究基金会提供的研究资助[参考编号：EEQ/2023/000346]，该资助由SS获得。同时，我们还要感谢德里大学在IoE计划下的教师研究项目（参考编号：/IoE/2025-26/12/FRP）所提供的支持，以及中央仪器设施的支持。

Prerna Aggarwal|Surajit Sarkar