图像显示,星形胶质细胞反应性仅在小胶质细胞处于激活状态时与β-淀粉样蛋白相关联。如图所示,左侧(小胶质细胞非激活组)脑表面显示为空白,而右侧(小胶质细胞激活组)显示多个显著的蓝色区域,表明这种关联。来源:Ferrari-Souza等,《自然-神经科学》,2025年。
阿尔兹海默症(AD)是一种高度致残的神经退行性疾病,其特征是进行性记忆丧失和认知功能下降。早期研究已揭示AD的部分神经生物学基础,但许多相关发病机制仍未完全阐明。AD的明确病理特征包括:神经元内存在称为β-淀粉样蛋白(Aβ)的黏性蛋白斑块、称为tau蛋白缠结的扭曲蛋白结构,以及星形胶质细胞反应性增强。星形胶质细胞是支持神经元功能的脑细胞,但在激活状态下会引发炎症反应。
尽管既往研究已将这些特征与AD相关联,但导致其出现的神经生物学过程尚未被清晰阐明。来自巴西南里奥格兰德联邦大学、麦吉尔大学、匹兹堡大学及其他研究机构的科研人员近期着手探索小胶质细胞——人类大脑中的主要免疫细胞——在星形胶质细胞反应性、β-淀粉样蛋白积聚及tau蛋白异常蓄积中的作用。该论文发表于《自然-神经科学》,为当前AD理解提供了新见解。研究团队收集的证据表明,小胶质细胞的激活会放大Aβ斑块形成和星形胶质细胞反应性,进而诱导tau蛋白异常蓄积和认知功能衰退。
论文共同资深作者爱德华多·R·津默(Eduardo R. Zimmer)向Medical Xpress表示:"本研究的灵感源自Liddelow和Barres的开创性工作,他们证实小胶质细胞可触发星形胶质细胞反应性。我们设计实验验证这一现象是否存在于活体个体中——结果证实确实如此。"
探究阿尔兹海默症中的脑部炎症
在近期研究中,津默及其同事利用正电子发射断层扫描(PET)技术对300余例涵盖衰老和AD谱系人群的脑部进行了分析。PET是一种依赖安全放射性物质追踪体内不同区域细胞活性水平的成像技术。
通过该成像方法及其他实验工具,研究人员量化了参与者脑内的Aβ斑块和tau蛋白缠结,并同步追踪小胶质细胞的激活状态。为测量星形胶质细胞反应性,团队还采集了参与者血液样本。
研究第一作者若昂·佩德罗·费拉里-索萨(João Pedro Ferrari-Souza)解释道:"我们采用尖端神经影像学和超灵敏体液生物标志物,评估胶质细胞反应性与AD标志性蛋白的相互作用。通过将这些工具与稳健的统计模型整合,我们发现胶质生物标志物水平及其相互作用为深入理解AD的多维度特性提供了宝贵洞见。"
对阿尔兹海默症理解与治疗的启示
数据分析显示,Aβ斑块的存在仅在小胶质细胞激活时与星形胶质细胞反应性相关联。因此,小胶质细胞激活似乎调控了Aβ对星形胶质细胞反应性的有害影响,进一步推动疾病进展。
津默指出:"星形胶质细胞反应性仅在小胶质细胞激活状态下与β-淀粉样蛋白相关联的发现,支持了疾病进展中两类细胞动态互作的模型。这表明这种相互作用使两者成为极具前景的药理学干预靶点。"
总体而言,本研究证实小胶质细胞在AD神经炎症过程中发挥关键作用。未来,该发现可为开发通过抑制小胶质细胞激活来延缓AD进展的替代疗法提供依据。同时,津默团队计划开展更多机制研究以深入理解小胶质细胞激活在AD中的作用,并在纳入代表性不足人群的实验中重复验证结果。
论文共同资深作者佩德罗·罗萨-内托(Pedro Rosa-Neto)补充道:"我们还希望探究小胶质细胞与星形胶质细胞的互作如何促进抗淀粉样蛋白疗法中的淀粉样蛋白清除。"
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