Microglial TLR4-Lyn 激酶:阿尔茨海默病治疗的新希望

《Scientific Reports》:Microglial TLR4-Lyn kinase is a critical regulator of neuroinflammation, Aβ phagocytosis, neuronal damage, and cell survival in Alzheimer’s disease

【字体: 时间:2025年04月04日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究 TLR4-Lyn 通路在阿尔茨海默病(AD)中的作用,研究人员以 WT、5XFAD 和 5XFAD x Lyn-/-小鼠为模型开展研究。结果发现 Lyn 激酶可调节 TLR4 诱导的炎症和 Syk 诱导的保护,TLIMs 能改善 AD 症状,为 AD 治疗提供新策略。

  在神经科学领域,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)一直是研究的重点与难点。这种疾病严重影响老年人的认知功能,给患者家庭和社会带来沉重负担。目前,AD 的发病机制尚未完全明确,虽然已知神经炎症在其进程中起着关键作用,但相关具体机制仍迷雾重重。比如,微胶质细胞在 AD 中的作用复杂,其表面的 Toll 样受体 4(Toll-like receptor 4,TLR4)与非受体酪氨酸激酶(non-receptor tyrosine kinases,NRTKs)之间的关系尚不清晰,这就像一座神秘的迷宫,阻碍着科研人员寻找有效的治疗方法。因此,深入研究 AD 中微胶质细胞相关的信号通路,对于揭示疾病机制和开发新疗法至关重要。
为了攻克这一难题,美国库珀大学医学院(Cooper Medical School of Rowan University)和库珀大学医疗保健中心(Cooper University Health Care)的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为我们理解 AD 的发病机制和治疗提供了新的思路。

研究人员主要采用了多种技术方法。首先,构建了 WT(野生型)、5XFAD 和 5XFAD x Lyn-/-小鼠模型,利用这些模型进行体内研究。其次,运用免疫印迹(Western blotting,WB)、免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,co-IP)、免疫组化(immunohistochemistry,IHC)和流式细胞术(flow cytometric,FC)等实验技术,从蛋白水平和细胞层面进行检测分析。此外,还开展了空间转录组学分析,探究基因表达变化。

研究结果如下:

  • TLR4-Lyn 共表达:通过免疫组化、免疫共沉淀和流式细胞术发现,与 WT 小鼠相比,5XFAD 小鼠大脑中 TLR4 和 Lyn 激酶的共定位增加,直接相互作用增强,且疾病相关小胶质细胞(Disease-Associated Microglia,DAM)中 TLR4+Lyn+的比例更高,表明 AD 发病与 TLR4 表达和 Lyn 激酶活性正相关。
  • Lyn 对细胞存活信号的调控:对 5XFAD x Lyn-/-、5XFAD 和 WT 小鼠脑裂解物进行 WB 分析,发现 5XFAD x Lyn-/-小鼠中磷酸化 Syk(p-Syk,激活的 Syk)、PI3K、激活的 AKT 和磷酸化 GSK3β 表达增加,说明 Lyn 活性与 Syk 激酶的保护功能呈负相关。
  • Lyn 对胶质细胞激活和炎症因子产生的调节:基于微胶质细胞形态分析指数(Microglial Morphology Analysis Index,MMAI),发现 5XFAD x Lyn-/-小鼠的微胶质细胞更活跃,同时通过染色发现其星形胶质细胞更具反应性,且该组小鼠脑巨噬细胞产生的 TNF-α 和 IFN-γ 水平最高。
  • 空间转录组学分析:对小鼠脑切片进行空间转录组学分析,创建了通路相关的热图、主成分分析(PCA)图和火山图。结果显示,5XFAD x Lyn-/-小鼠微胶质细胞中转录组中,参与吞噬作用的关键基因表达程度更高,有助于理解 TLR4-Lyn 通路在炎症、吞噬作用和细胞存活信号通路中的作用。
  • Lyn 对体内吞噬作用的影响:通过对 5XFAD 小鼠进行体内实验,发现 Lyn 缺失使 DAM 数量增加 1.5 倍,微胶质细胞吞噬 Aβ 的能力显著增强。
  • Lyn 对神经元损伤和认知功能的影响:对小鼠大脑进行免疫组化染色和认知测试,发现 5XFAD x Lyn-/-小鼠大脑中营养不良性神经突减少,在 Barnes 迷宫测试中到达目标盒的时间缩短,在新物体识别(Novel object recognition,NOR)测试中探索新物体的时间增加,且神经元细胞数量恢复。
  • TLIM 的作用:合成的 TLR4-Lyn 相互作用调节剂(TLR4-Lyn Interaction Modulators,TLIMs)在体外实验中,可降低 Lyn 表达,增加 Aβ 吞噬作用,减少神经元营养不良性神经突,恢复神经元正常形态。

研究结论和讨论部分指出,微胶质细胞 TLR4-Lyn 信号在 AD 中具有重要作用。TLR4 和 Lyn 激酶存在直接相互作用,且在 5XFAD 小鼠中这种相互作用增强。Lyn 激酶通过负向调节 Syk-PI3K 介导的保护作用,抑制炎症、Aβ 吞噬作用和细胞存活信号通路。而 5XFAD x Lyn-/-小鼠表现出的改善症状,以及 TLIMs 在体外实验中的积极效果,表明靶向 TLR4-Lyn 通路可能是治疗 AD 的有前景的策略。这一研究为 AD 的治疗开辟了新的方向,为后续开发更有效的治疗方法提供了理论依据和实验基础,有望为 AD 患者带来新的希望。

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