大脑免疫系统是恢复运动神经元退化的关键

【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】运动神经元的选择性死亡是Lou Gehrig病的标志,也被称为肌萎缩侧索硬化症(ALS)。然而神经学家怀疑,这种疾病的发展过程中还涉及到其他类型的脑细胞,也许是对它的保护,这可能会为这种不治之症提供治疗方法。为了弄清这个问题的答案,宾夕法尼亚大学佩雷曼医学院的研究人员设计了一种老鼠,它可以通过一种大脑免疫细胞逆转突变的人类TDP-43蛋白的损伤。TDP-43是一种蛋白质,它在ALS患者的大脑运动区域内折叠和积累。

小胶质细胞(红色)围绕着基因工程小鼠的脊髓周围的运动神经元,并在转基因抑制后积极清除人的TDP-43(绿色)= 100μm规模。图片版权:Virginia M-Y. Lee, PhD and Krista J. Spiller, PhD, Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania

第一作者Krista J. Spiller博士,博士后研究员,资深作家Virginia M-Y,神经退行性疾病研究中心主任、病理学和实验室医学教授Lee博士本周在《自然神经科学》杂志上发表了他们的研究成果。他们发现大脑和脊髓中的第一个和主要的免疫反应细胞——小胶质细胞,对于处理tdp -43相关的神经元死亡是至关重要的。这项研究首次证明了健康的小胶质细胞对活体动物的病理TDP-43的反应。在这个领域的主流观点是,免疫系统炎症导致了ALS神经元的死亡,但这项研究显示了相反的观点——小胶质细胞实际上对神经元的存活至关重要。

在有ALS症状的小鼠中,小胶质细胞的数量保持稳定。然而在研究人员在小鼠体内化学抑制了病理人类TDP-43的表达后,小胶质细胞急剧增殖并改变了它们的形状和表达的基因。研究人员对为什么小胶质细胞不会自动对突变TDP-43的存在作出反应,以及如何抑制它的表达刺激小胶质细胞的反应。这仍然是个谜,但我们很想在未来的研究中找到答案。正常分枝的小胶质细胞收缩了它们的扩展,并扩大了它们的主要细胞体的大小。(这种快速变化的形状在中枢神经系统中是非常独特的,尽管巨噬细胞,小胶质细胞在身体周边部位的免疫系统,在它们的形状变化中也同样是动态的。)

在大量的一周后remade microglia增加了70%,有选择地清除了从运动神经元中积累的人类TDP-43。小胶质细胞包围着tdp -43的神经元,激活基因,制造蛋白质,帮助它们附着在生病的细胞上,并诱导一种被称为吞噬细胞的过程,这个过程包围了突变蛋白的处理。在拖把之后,老鼠停止了运动功能障碍的症状,如腿部和颤抖,并恢复了行走和增加体重的能力。相反TDP-43在没有小胶质细胞的小鼠中未完全清除。当小胶质细胞的增殖受阻时,小鼠无法恢复完全的肌肉功能,从而揭示了小胶质细胞对清除折叠蛋白团的重要性。活性小胶质细胞保护神经元的方式使我们对ALS疗法有了新的想法。例如想知道我们是否能鼓励在早期的ALS患者中扩大小胶质细胞,以挽救他们的运动神经元。


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参考:Nature Neuroscience

内容:经“博科园”判定符合今主流科学

来自:宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院

编译:双螺旋

审校:博科园

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