慢性间歇性低氧通过诱导5XFAD小鼠小胶质细胞独特转录组改变揭示阿尔茨海默病与睡眠呼吸暂停的病理联系

《Molecular Neurobiology》：Chronic Intermittent Hypoxia Exposure Induces a Unique Microglial Transcriptome in 5XFAD Mice

　　本研究针对阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）与阿尔茨海默病（AD）的临床关联机制不明的问题，通过让5XFAD小鼠经历4-6个月慢性间歇性低氧（CIH）模拟OSA病理，发现CIH虽未显著改变淀粉样斑块负荷和星形胶质细胞反应，但诱导了小胶质细胞代谢相关通路的显著转录组改变。研究揭示了AD与OSA病理协同作用可能通过小胶质细胞代谢重编程驱动，为理解神经退行性疾病共病机制提供了新视角。

　　

随着全球人口老龄化加剧，识别认知衰退风险因素已成为缓解社会医疗负担的关键。阿尔茨海默病（AD）与阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）这两种常见疾病在临床中存在显著关联，但二者的因果关系和分子机制始终成谜。OSA患者睡眠中经历的反复呼吸暂停会导致间歇性低氧（IH），这种缺氧状态如何与AD核心病理——β淀粉样蛋白（Aβ）沉积产生交互作用，正是科学家们亟待破解的难题。

发表在《Molecular Neurobiology》的最新研究通过精巧的实验设计给出了重要线索。研究人员选用快速进展的5XFAD AD小鼠模型，从4月龄（相当于AD早期病理阶段）开始进行长达4-6个月的慢性间歇性低氧（CIH）干预，模拟人类OSA的缺氧特征。这种干预方式相当严格：每小时20次缺氧事件，每天持续12小时，相当于让小鼠在睡眠中反复经历从正常含氧量（21% O₂）到严重缺氧（6% O₂）的循环冲击。

令人意外的是，如此长期的CIH暴露并未加剧AD小鼠的典型病理特征。通过免疫荧光染色和三维成像分析，研究发现CIH处理后的5XFAD小鼠大脑皮层中，淀粉样斑块的数量、大小以及分布面积均无显著变化。同样，作为神经炎症标志的星形胶质细胞增生也未因缺氧干预而加剧。这些发现提示我们，OSA与AD的相互作用可能隐藏在更微观的层面。

真正引人注目的发现来自大脑的免疫哨兵——小胶质细胞。虽然CIH仅引起小胶质细胞数量的轻微下降，但通过批量RNA测序技术对分离的小胶质细胞进行转录组分析后，研究人员揭开了更深层的改变。在正常野生型小鼠中，CIH主要诱导雄性小胶质细胞产生促炎症基因表达变化。然而在5XFAD AD小鼠中，CIH引发的差异表达基因（DEGs）数量显著增多，且这些基因富集的通路指向了能量代谢的核心环节：氧化磷酸化、细胞呼吸和ATP合成。

研究的关键技术方法包括：使用5XFAD转基因小鼠模型模拟AD病理；通过可控气体环境系统实现慢性间歇性低氧干预；磁珠分选技术分离小胶质细胞；批量RNA测序进行转录组分析；共聚焦显微镜三维成像定量分析神经病理变化。

CIH对体重的影响呈现性别特异性

在代谢指标方面，研究发现了有趣的性别差异。雌性5XFAD小鼠在正常条件下体重本就低于野生型，CIH暴露后体重进一步下降的趋势接近显著水平（p=0.0898）。相反，雄性小鼠中CIH则显著降低了野生型和5XFAD小鼠的体重。这种性别特异性代谢反应提示性激素可能在OSA与AD相互作用中扮演调节角色。

斑块病理不受CIH影响

通过对皮层区域进行详细量化，研究确认CIH干预既未改变淀粉样斑块的数量，也未影响其体积大小。在雌性5XFAD小鼠中，皮层斑块覆盖面积有增加趋势但未达统计显著性，而雄性小鼠中则完全无变化。这一结果表明，长期的间歇性低氧本身并不直接加速Aβ沉积进程。

神经胶质细胞反应轻微

星形胶质细胞作为神经炎症的另一关键参与者，在5XFAD小鼠中表现出预期的激活增多，但CIH并未进一步加剧这种反应。小胶质细胞数量在5XFAD基因型影响下显著增加，而CIH处理则显示出降低趋势（雌性p=0.0864，雄性p=0.0589）。特别值得注意的是，小胶质细胞在斑块周围的聚集模式也未因缺氧而发生改变，说明CIH不改变小胶质细胞对病理蛋白的定位响应能力。

小胶质细胞转录组揭示代谢重编程

转录组分析提供了最深刻的机制见解。在雌性小鼠中，5XFAD基因型本身引起2000多个基因表达改变，富集于疾病相关小胶质细胞（DAM）特征和TREM2-APOE通路。而CIH在5XFAD背景下特异性上调的基因则与学习记忆、氧化磷酸化等过程相关。在雄性小鼠中，CIH对野生型小胶质细胞产生强烈影响，465个基因表达改变，包括下调多种干扰素相关炎症基因。更重要的是，比较CIH条件下的基因型差异发现，5XFAD小鼠小胶质细胞中DAM特征基因的表达上调程度反而减弱，同时氧化磷酸化相关通路显著富集。

研究结论指出，虽然CIH未引起AD小鼠明显的病理形态学改变，但诱导了小胶质细胞独特的代谢相关转录组重塑。这种代谢重编程可能是OSA与AD病理协同作用的驱动因素。考虑到OSA在男性中高发而AD在女性中更 prevalent 的流行病学特征，研究中观察到的性别特异性反应尤为值得关注。该研究首次系统揭示了长期CIH对AD小鼠小胶质细胞转录组的深远影响，为理解两种常见疾病的共病机制提供了新视角，提示针对小胶质细胞代谢的干预策略可能有助于缓解OSA相关的神经退行性风险。

这些发现强调了进一步研究的重要性：需要探索CIH在AD后期阶段（如tau病理形成期）的影响，阐明性激素的调节作用，并考察OSA其他特征（如睡眠碎片化）的独立贡献。随着OSA和AD患者群体的持续扩大，解析它们的相互作用机制将为开发早期干预策略提供关键科学依据。