慢性弓形虫感染在阿尔茨海默病小鼠模型中减轻Tau蛋白过度磷酸化

《Parasite Immunology》：Attenuation of Tau Hyperphosphorylation by Chronic Toxoplasma gondii Infection in a Mouse Model of Alzheimer's Disease

　　

阿尔茨海默病（AD）以β-淀粉样蛋白（Aβ）肽积聚和Tau蛋白介导的神经退行性变为特征，神经炎症越来越被认为是与Tau病理相关的主要过程。慢性弓形虫（Toxoplasma gondii）感染通过免疫调节减少AD模型中的淀粉样蛋白积聚，但其与Tau相关病理的阶段特异性关联仍不清楚。在此，研究人员研究了慢性弓形虫感染如何与5XFAD AD小鼠模型中的Tau相关分子和神经病理学变化相关联。在感染后40周，研究人员分析了转录组变化，并评估了脑切片中Aβ相关（21个基因）、Aβ/Tau共享（22个基因）和Tau相关（21个基因）的病理程序以及磷酸化Tau（p-tau）免疫反应性。慢性感染与神经免疫信号传导和Tau相关通路相关的分子网络选择性调节相关，而非AD相关基因表达的广泛抑制。在Tau相关病理阶段中，连接Aβ和Tau的神经炎症相关扩增模块在弓形虫感染的AD小鼠中表现出最显著的转录组变化，而上游激酶相关启动途径和下游毒素转化或积累相关过程变化相对较小。这些转录组变化伴随着组织水平上磷酸化Tau负荷的显著减少。总之，这些发现表明慢性弓形虫感染与5XFAD脑中Tau相关致病程序的选择性调节和p-tau负荷减少相关。

阿尔茨海默病（AD）是一种以细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块积聚和细胞内过度磷酸化Tau蛋白形成的神经原纤维缠结为特征的进行性神经退行性疾病。尽管Aβ病理被认为是AD的早期事件，但Tau病理与突触功能障碍、神经元丢失和临床疾病进展更为密切，凸显了连接淀粉样蛋白积聚与Tau介导神经退行性变的机制的重要性。近年来，神经炎症被证实是Aβ聚集与Tau病理之间的关键机制纽带：Aβ沉积诱导小胶质细胞激活和吞噬作用，产生促炎介质，促进Tau磷酸化、聚集和传播。弓形虫（Toxoplasma gondii）是一种细胞内原生动物寄生虫，可引起中枢神经系统的终身慢性感染，并已成为宿主免疫应答的强大调节因子。在实验性AD模型中，慢性弓形虫感染已被报道与Aβ斑块负荷减少、小胶质细胞分布改变以及斑块相关吞噬活性增强相关，这些发现已在多种小鼠模型（包括Tg2576、5XFAD及其他hAPP模型）中得到重复验证。然而，感染诱导的免疫调节对Tau病理的影响，特别是其阶段特异性效应，尚不清楚。大多数研究仅关注Aβ沉积或整体Tau磷酸化的广泛变化，而未系统分析Tau病理在病变脑中启动、扩增和传播的各个阶段。为此，本研究在淀粉样蛋白主导的AD模型（5XFAD）中，探究慢性弓形虫感染如何调节Tau相关分子和神经病理过程，通过整合转录组学分析、Tau相关病理程序的逐步解析以及病理Tau磷酸化的组织学验证，确定Tau病理对感染诱导免疫调节的阶段特异性敏感性。

研究人员开展的研究表明，慢性弓形虫感染与5XFAD小鼠脑中Tau相关致病程序的选择性调节及磷酸化Tau负荷的减少相关。该研究发表在《Parasite Immunology》。具体而言，研究人员利用先前建立的慢性弓形虫ME49株感染队列，包括野生型（WT）和5XFAD转基因小鼠，在感染后40周收集脑组织。通过H&E染色确认弓形虫囊肿的存在，利用Illumina微阵列芯片进行转录组分析，并针对文献指导的64个AD相关基因面板（分为Aβ相关、Aβ/Tau共享和Tau相关三类）进行重分析。同时，采用AT8抗体进行免疫荧光染色，定量评估病理Tau磷酸化水平。所有数据来源于之前报道的40周感染队列[10]的存档组织。

主要关键技术方法包括：动物模型来源于先前建立的慢性弓形虫ME49株感染队列（WT和5XFAD小鼠，口服感染10个囊肿，40周后处死）；组织学分析采用H&E染色确认弓形虫囊肿；转录组分析使用Illumina MouseRef-8 v2表达芯片对每组3只小鼠的脑组织RNA进行池化后杂交，并针对64个AD相关基因面板进行重新分析；免疫荧光染色使用抗磷酸化Tau（AT8）抗体评估p-tau水平，通过ImageJ定量平均荧光强度；统计分析采用单因素方差分析（ANOVA）及Tukey多重比较检验。

研究结果如下：

**3.1 慢性弓形虫感染在AD小鼠脑中建立并维持**：通过H&E染色，在TOXO（感染WT）和AD+TOXO（感染5XFAD）组小鼠脑内观察到弓形虫囊肿结构，而WT和AD组未发现，表明慢性感染在AD病理背景下仍可维持。

**3.2 精选基因面板的功能组织与Aβ相关分子程序**：将64个AD相关基因分为三类。在Aβ相关模块中，AD小鼠表现出非淀粉样蛋白生成途径基因（Ace、Adam10）轻度上调，而淀粉样蛋白生成成分（Bace1、Bace2）下调；AD+TOXO小鼠中Ace、Adam10、Aph1a协同下调，而Bace1/2基本不变，表明感染重塑了APP加工平衡。在髓系/小胶质细胞识别和激活模块中，AD小鼠中Cd68、Cd14显著升高，AD+TOXO小鼠中这些标记物被减弱，提示感染诱导了髓系相关反应的定性重编程。在内体和囊泡运输模块中，AD小鼠中Ctse、Abca7、Sorl1表达升高，AD+TOXO小鼠中协同降低，而Picalm稳定。这些描述性转录组模式表明慢性感染与Aβ相关分子程序的选择性变化相关。

**3.3 慢性弓形虫感染选择性调节阶段特异性Tau相关致病程序**：将Tau相关程序分为启动（激酶信号）、扩增（神经炎症）、毒性转化、神经元功能障碍和积累五个阶段。在启动阶段，激酶相关基因（Gsk3a、Gsk3b、Cdk5等）表达差异较小。在神经炎症介导的扩增模块中，AD小鼠中Ccl3、Ccl4、Gfap、Ch25h等炎症和小胶质细胞介质基因显著上调，而AD+TOXO小鼠中协同下调，表明该模块是感染最敏感的Tau相关通路。在毒性转化模块中，Cops8、Casp6、Casp9在AD+TOXO小鼠中部分下调。在神经元和突触功能障碍模块中，AD+TOXO小鼠表现出选择性重塑，如Bdnf、Reln稳定，Stmn4、Syt4轻度升高。在Tau积累和运输模块中，Rin3在AD小鼠中诱导，在AD+TOXO小鼠中选择性降低。总体而言，神经炎症相关扩增模块变化最显著，而上下游过程变化较小。

**3.4 Tau相关致病程序的调节伴随Tau磷酸化减少**：通过AT8免疫荧光染色，AD小鼠海马区p-tau免疫反应性显著增强，而AD+TOXO小鼠p-tau信号降低，定量分析证实感染组p-tau强度显著低于AD组，表明感染减轻了病理Tau过度磷酸化。

讨论部分指出，本研究揭示了慢性弓形虫感染与AD小鼠脑中Tau相关分子和神经病理学变化的关联，尤其是神经炎症介导的扩增阶段最受影响。转录组变化与组织水平p-tau负荷减少一致，支持感染诱导的免疫调节可能影响Tau病理级联反应。但需注意5XFAD模型以淀粉样蛋白病理为主，Tau变化有限，且本研究基于池化转录组数据，无法区分小胶质细胞与单核细胞来源的贡献。未来需在专用Tau病变模型（如PS19）中验证，并进行前瞻性生存研究以排除选择偏倚。

结论部分翻译：总体而言，这些发现表明慢性弓形虫感染为研究神经免疫调节与Tau相关病理之间的关联提供了一个有用的实验框架，突出了超越传统淀粉样蛋白中心方法的阶段特异性免疫和Tau相关变化。