阿爾茨海默病(AD)是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,，其特征是認知能力下降，記憶喪失和語言障礙,，通常發(fā)生在老年人中,，但年輕人也可能會患上這種疾病，患者可能會出現(xiàn)記憶衰退,、認知障礙,、語言障礙和行為異常等癥狀。阿爾茨海默病的病因尚未明確,，但研究表明,，它與遺傳、年齡和生活方式等因素有關,；其病理特征是由淀粉樣蛋白β(Aβ)組成的細胞外聚集體和由過度磷酸化的tau組成的神經(jīng)元內神經(jīng)纖維纏結(NFT),。研究表明，小膠質細胞在AD發(fā)生和發(fā)展過程中可能扮演著復雜的角色,，并通過細胞-細胞信號通路感知神經(jīng)元活動并調節(jié)神經(jīng)元功能,。
TREM2來自髓樣細胞觸發(fā)受體家族 (Triggering receptors expressed on myeloid cells，TREMs),，是免疫球蛋白超家族的跨膜受體,，僅在骨髓細胞中表達，例如中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中的小膠質細胞,，有研究顯示,，TREM2的罕見變異會使得AD的風險增加2-3倍，但它在tau病理中的作用則需要進一步研究,。
2023年10月21日,，武漢大學人民醫(yī)院張振濤教授團隊在Nature Communications上發(fā)表題為“Soluble TREM2 ameliorates tau phosphorylation and cognitive deficits through activating transgelin-2 in Alzheimer’s disease"的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元上表達的肌動蛋白結合蛋白-2 (Transgelin-2,，TG2) 是sTREM2的受體,，sTREM2-TG2相互作用介導了小膠質細胞和神經(jīng)元之間的串擾，sTREM2及其活性多肽可能成為包括AD在內Tau蛋白病的潛在治療干預手段,。
主要研究結果 (Results)：
1,、體外研究顯示sTREM2通過抑制GSK3β抑制tau蛋白的過度磷酸化
研究團隊構建了穩(wěn)定高表達GFP-Tau的HEK293細胞系,，并用Fc載體、熱滅活sTREM2或sTREM2(40nM)處理細胞,，結果顯示sTREM2減少了S202,、S396、T181和S404殘基的tau磷酸化,，針對其中變化顯著的位點S202和S396進行進一步研究,，結果顯示sTREM2對tau磷酸化的抑制作用呈劑量依賴。
已知上述四種tau位點是糖原合成酶激酶3β(Gsk3β)的靶點,，研究團隊檢測了在sTREM2存在下Gsk3β的活性,，發(fā)現(xiàn)sTREM2以濃度依賴的方式顯著降低Y216位GSK3β的磷酸化，表明sTREM2能夠誘導GSK3β活性降低,。
圖 sTREM2在體外抑制tau蛋白過度磷酸化
2,、sTREM2與TG2存在相互作用且sTREM2通過激活TG2抑制tau磷酸化
研究團隊采用了Fc標記的重組sTREM2進行親和純化實驗，從SH-SY5Y細胞膜中提取相互作用的蛋白,。通過Western blotting和質譜儀分析,，鑒定了與sTREM2相互作用的候選受體，其中包括TG2,。進一步的實驗證實了sTREM2與TG2在神經(jīng)細胞膜上的結合,，并且在AD患者和tau P301S小鼠的腦切片中，TG2和sTREM2與神經(jīng)元和膠質標記物共定位,。實驗證明了sTREM2與TG2在細胞表面的相互作用,，而TG2的敲除減弱了sTREM2與神經(jīng)元的附著。
圖 MAP2,、TG2和sTREM2在AD患者和tau P301S小鼠海馬中的共定位染色
為了進一步研究TG2是否參與sTREM2對tau磷酸化的調節(jié),，研究團隊使用了TG2激動劑TSG12處理HEK293-tau細胞，發(fā)現(xiàn)TSG12顯著降低了HEK293-tau細胞中p-tau S202和S396的水平,，并抑制了GSK3β的激活,。類似的結果在原代神經(jīng)元中也得到觀察，表明TG2激動劑在抑制tau磷酸化方面與sTREM2類似,。研究團隊使用shRNA敲除了HEK293-tau細胞或tau P301S小鼠原代神經(jīng)元中的TG2,，然后用sTREM2處理細胞，發(fā)現(xiàn)在沒有TG2的情況下,，sTREM2對tau磷酸化和GSK3β激活的影響被取消,。這些結果表明，TG2對于sTREM2抑制tau磷酸化是必需的,。后續(xù)的研究中團隊進行了對TG2在S188處誘導RhoA磷酸化,，從而失活RhoA-ROCK通路的研究，探討并發(fā)現(xiàn)sTREM2是通過激活TG2-Rho-ROCK通路來抑制tau磷酸化,。
圖 sTREM2調控tau蛋白磷酸化的潛在機制示意圖
3,、sTREM2減輕tau P301S小鼠tau蛋白過度磷酸化和記憶喪失
研究團隊通過將編碼EGFP-sTREM2或EGFP載體的AAVs注射到3月齡tau P301S小鼠的海馬區(qū),，觀察到在7個月時EGFP和EGFP-sTREM2在海馬區(qū)的強表達。與對照組小鼠相比,，注射AAV-sTREM2的tau P301S小鼠海馬區(qū)tau蛋白的磷酸化程度明顯改善,。sTREM2對tau P301S小鼠GSK3β活性也有抑制作用。電子顯微鏡顯示,，sTREM2對tau P301S小鼠的海馬突觸丟失具有保護作用,。行為學測試結果顯示，注射AAV-EGFP-sTREM2的tau P301S小鼠在水迷宮測試中表現(xiàn)出更好的記憶,，且表現(xiàn)出場興奮性突觸后電位(fEPSCs)的長時程增強(LTP)提高,。這些結果表明,，sTREM2逆轉了tau P301S小鼠的tau病理,、突觸功能障礙和認知障礙。
圖 海馬區(qū)突觸的電鏡結果圖
4,、TG2在調節(jié)sTREM2的有益效應中起著關鍵作用
研究團隊通過注射AAV-EGFP-shRNA-TG2到tau P301S小鼠海馬區(qū)成功下調了TG2的表達,。結果顯示，sTREM2對tau磷酸化的抑制作用依賴于TG2,，并且sTREM2通過調節(jié)RhoA-ROCK-GSK3β通路發(fā)揮作用,。電鏡結果顯示sTREM2在對照組小鼠中對海馬突觸丟失具有保護作用，而在抑制TG2的小鼠中失去了這種保護效果,。此外,，TG2的敲除減弱了sTREM2對突觸密度的保護作用，強調了TG2在調節(jié)sTREM2的有益效應中的關鍵作用,。
5,、sTREM2活性多肽抑制tau P301S小鼠tau病理
研究團隊合成了4個基于sTREM2(77-105)的短肽，其中多肽1（氨基酸77-89）顯著抑制tau的磷酸化,，類似于sTREM2,。為了進一步評估多肽1對tau P301S小鼠tau蛋白過度磷酸化的影響，研究團隊將FITC標記的多肽注射到小鼠腹膜內,，確認多肽1具有腦滲透性,，并且在不同大腦區(qū)域可檢測到。多肽1與神經(jīng)元上的TG2有相互作用,。接著,，在3月齡的tau P301S小鼠腹膜注射Tat-sTREM2(77-89)或Tat-sTREM2(89-77)，連續(xù)4個月后進行分析,。結果顯示,，多肽1顯著抑制了海馬區(qū)tau的磷酸化以及Gsk3β和RhoA的激活，改善了突觸丟失,。在行為測試中,，服用多肽1的小鼠表現(xiàn)出更好的學習記憶功能,。電生理研究還發(fā)現(xiàn)，注射多肽1的小鼠的突觸功能高于注射反轉肽的小鼠,?？傮w而言，sTREM2活性多肽有望改善tau P301S小鼠的tau病理,、突觸功能障礙和認知障礙,。
圖 小鼠海馬免疫組化染色與定量
結語：
綜上所述，研究團隊發(fā)現(xiàn)小膠質細胞分泌sTREM2,，這可能在tau蛋白病中起保護作用,，并且設計了一種多肽來摸擬sTREM2的保護作用，有望成為AD的潛在治療干預手段,。
參考文獻
Zhang X, Tang L, Yang J, Meng L, Chen J, Zhou L, Wang J, Xiong M, Zhang Z. Soluble TREM2 ameliorates tau phosphorylation and cognitive deficits through activating transgelin-2 in Alzheimer's disease. Nat Commun. 2023 Oct 21;14(1):6670. doi: 10.1038/s41467-023-42505-x. PMID: 37865646; PMCID: PMC10590452.
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