阿尔茨海默症(AD),是常见的渐进性神经退行性疾病,主要表现为认知功能障碍和行为改变等特征。 早期AD的致病机理涉及淀粉样β肽(Aβ)在大脑和视网膜中的聚集,其中Aβ42被认为是最具诊断特征的标志物之一 。研究表明这些Aβ42肽可以迅速积累成不可溶的纤维体,形成AD病人脑中的斑块;也可以组装成非纤维化的、对神经有高度毒性的可溶性寡聚体。但是,Aβ42肽的亚稳态对于突触功能和周围先天免疫细胞修复突触的能力的影响还不为所知。
 
      本文中,研究者首先使用光诱导交联的可溶性Aβ42寡聚体,比较它们和Aβ42纤维体在对于神经元及突触功能影响上的不同。相比纤维体,Aβ42寡聚体对皮层神经元伤害作用更强。成像结果显示它会引起神经突分枝收缩,以及VGluT1/PSD95可兴奋性突触丢失。Maestro MEA检测结果发现,Aβ42寡聚体处理还会引起神经元发放波形改变和超兴奋性。随后他们又将骨髓来源的巨噬细胞与小鼠原代皮层神经元共培养,分析巨噬细胞对寡聚体的识别、结合和清除能力及对神经元的保护作用。研究发现共培养体系可以保护突触免受Aβ42肽的影响。使用醋酸格拉替雷(Glatiramer Acetate,GA)激活免疫细胞,可以进一步提高该体系对神经元的保护作用。GA激活的巨噬细胞在胞内可通过CD36/EEA1+早期核内质蛋白水解作用将纤维体清除;在胞外则通过基质金属蛋白酶MMP-9将寡聚体降解。最后,AD小鼠在体实验的结果也证实了激活的巨噬细胞对突触功能的保护作用

 

 

作者依次使用空白对照vehicle、纤维体fAβ42、寡聚体XL-oAβ42处理小鼠原代皮层神经元,并使用Maestro MEA记录各样本处理前后电活动变化。

 

【A&B】分别为处理24h和48h后活跃神经元5min内平均放电率比较柱形图。结果表明Aβ42寡聚体仅需24h就可以引起神经元的超兴奋性。继续孵育至48h,神经元平均放电率稍有降低,但仍然高于空白对照组,说明超兴奋性依然持续。

 

【C】左边为神经元发放模拟示意图; 右边为真实样本发放截图。左边蓝色虚线之间是谷-峰宽度对应的时间,橙色线表示复极化斜率。右边:三组样本微电极阵列中某个电极记录到的神经元连续20次发放叠加图:浅蓝色区域是vehicle对照组谷-峰宽度;蓝色虚线之间是寡聚体XL-oAβ42的数据。

 

【D,E&F】依次为处理48h后谷-峰宽度,处理24h和48h后复极化斜率。从结果来看,处理组这三个指标相比对照组都明显降低。说明XL-oAβ42寡聚体可以引起神经元发放波形的改变,这可能与离子通道密度变化所导致的突触功能损伤有关。(编者按:这种谷-峰宽度减小及复极化变快,意味着神经元单次发放时间变短,有可能会导致其超兴奋性。)

 

 

      概括来说,这些数据表明激活的巨噬细胞能够有效地清除Aβ42寡聚体,恢复VGluT1 /PSD95的突触功能。这些结果有助于鼓励研究者们开展更多以巨噬细胞为基础的AD治疗研究。

 

      编者按:作者将骨髓来源的巨噬细胞与小鼠原代皮层神经元共培养,对神经突长度和突触蛋白密度等进行了检测,证明了巨噬细胞的保护作用。但他们并没有对共培养体系的神经元进行功能分析。在文章的讨论部分,研究者提到未来会补充这方面的实验,从功能的角度做进一步地验证。

 

 

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