  上海欣软《动物行为实验手册》正在免费包邮发放中，《动物行为实验指南》是前者的进阶篇，全书预计600页+，内容更加详实严谨，印书版预计12月份完成，获取方式请关注公众号：脑声常谈的后续通知。  髓系细胞触发受体2(TREM2)是一种跨膜蛋白，主要由大脑中的小胶质细胞表达。TREM2的蛋白水解脱落导致可溶性TREM2的释放，该释放在阿尔茨海默病患者的脑脊液中增加。目前尚不清楚sTREM2是否调控AD的发病机制。 基于此，2023年10月21日中国武汉大学人民医院神经内科在Nature communications杂志发表了“Soluble TREM2 ameliorates tau phosphorylation and cognitive deficits through activating transgelin-2 in Alzheimer’s disease”揭示了可溶性TREM2通过激活阿尔茨海默病中的transgelin-2来改善tau蛋白磷酸化和认知缺陷。
在这里，作者鉴定了在神经元上表达的transgelin-2作为sTREM2的受体。小胶质细胞来源的sTREM2与TG2结合，诱导RhoA在S188处磷酸化，并使RhoA-ROCK-GSK3β通路失活，改善tau蛋白磷酸化。sTREM2片段是sTREM2激活TG2的最小活性序列，模拟了sTREM2对tau蛋白磷酸化的抑制作用。过表达sTREM2或给予活性肽可挽救tau P301S转基因小鼠的tau蛋白病理和行为缺陷。总之，这些发现表明，sTREM2-TG2的相互作用介导了小胶质细胞和神经元之间的串扰。sTREM2及其活性肽可能是AD的潜在治疗干预手段
图一 sTREM2在体外减弱tau蛋白的过度磷酸化 为了探讨sTREM2对tau蛋白磷酸化的影响，作者构建了稳定过表达GFP-Tau的HEK293细胞系，sTREM2降低了tau蛋白在S202、S396、T181和S404位点的磷酸化，其中S202和S396是改变最显著的位点。sTREM2对tau蛋白磷酸化的抑制作用是剂量依赖性的。此外，TUNEL检测和LDH释放检测显示，sTREM2可以保护tau P301S小鼠的原代神经元免于细胞死亡。由于tau蛋白的S202、S396、T181和S404位点是糖原合酶激酶-3β的靶点，进一步检测了在sTREM2存在下GSK3β的活性。发现sTREM2显著降低了具有浓度依赖性的Y216位点的GSK3β磷酸化水平，表明sTREM2诱导的GSK3β活性降低。过表达sTREM2的BV2细胞条件培养基降低了HEK293-Tau细胞中tau蛋白的磷酸化，而使用抗TREM2抗体去除sTREM2则消除了对tau蛋白磷酸化的抑制作用。纯化的sTREM2减弱了Aβ寡聚物诱导的tau蛋白磷酸化和GSK3β激活。以上结果表明，sTREM2通过抑制GSK3β来减弱tau蛋白的过度磷酸化。
图二 sTREM2与TG2相互作用 为了探究小胶质细胞来源的sTREM2是否通过与神经元表面的受体相互作用抑制tau磷酸化，从SH-SY5Y细胞提取的细胞膜部分中拉下相互作用的蛋白。通过免疫印迹法证实了细胞膜组分的纯度。采用质谱法鉴定了17个可能与sTREM2相互作用的蛋白，其中transgelin-2是唯一被报道作为细胞表面受体的蛋白。为了进一步证实sTREM2在神经元细胞膜中结合TG2，提取了WT小鼠和tau P301S小鼠原代神经元的细胞膜部分，与sTREM2孵育，并进行亲和纯化-质谱分析，发现sTREM2在神经元膜部分与TG2相互作用。此外，在AD患者和P301S小鼠的海马脑切片中，TG2和sTREM2与神经元标记物和胶质标记物共定位。sTREM2与TG2在神经元和胶质细胞中均有共定位。TG2的敲除减弱了sTREM2对神经元的附着。这些结果表明，sTREM2与TG2相互作用。
图三 sTREM2通过激活TG2来抑制tau蛋白的磷酸化 TG2定位于细胞膜上，并作为一种受体发挥调节气道平滑肌细胞的肌凝蛋白细胞骨架的作用。为了探究TG2是否参与了sTREM2对tau蛋白磷酸化的调控，用TG2激动剂TSG12处理HEK293-tau细胞。TSG12显著降低了HEK293-tau细胞中p-tau S202和S396的水平。此外，TSG12也抑制了GSK3β的激活。在原代神经元中也观察到类似的结果。这些结果表明，TG2激动剂模拟sTREM2抑制tau蛋白磷酸化。为了验证TG2在sTREM2对tau蛋白磷酸化的抑制作用中的作用，使用shRNA在HEK293-tau细胞或从tau P301S小鼠培养的原代神经元中敲除TG2，然后用sTREM2处理细胞。在没有TG2的情况下，sTREM2对tau蛋白磷酸化和GSK3β激活的影响被消除。在野生型神经元中也发现了类似的效果。这些结果表明，sTREM2对tau蛋白磷酸化的抑制作用需要TG2。
图四 sTREM2可减弱tau P301S小鼠的tau蛋白过度磷酸化和记忆丧失 为了进一步研究sTREM2是否在体内调控tau蛋白磷酸化，作者将编码EGFP-sTREM2或EGFP载体的病毒注射到3个月大的tau P301S小鼠海马中。注射AAV-EGFP-sTREM2增加了海马体中sTREM2的浓度。与注射AAV载体的tau P301S小鼠相比，注射AAV-sTREM2的tau P301S小鼠海马中tau蛋白的磷酸化水平得到改善。随着sTREM2的存在，tau P301S小鼠的GSK3β活性也降低了。此外，电镜观察显示，sTREM2对tau P301S小鼠海马突触的丢失有保护作用。高尔基体染色显示，注射AAV-sTREM2的小鼠的树突棘密度高于注射AAV-载体的小鼠。当过表达sTREM2时，tau P301S小鼠海马中抑制性和兴奋性突触的丧失减弱。进一步进行了行为测试来研究sTREM2对认知功能的影响。在Morris水迷宫测试中，tau P301S小鼠注射AAV-EGFP-sTREM2显示更好的记忆，如更短的时间找到平台在训练阶段。在Y迷宫测试中，注射了AAV-sTREM2的小鼠在新手臂上停留的时间更长。海马长期增强被认为是学习和记忆的基础。电生理研究发现，与注射AAV-载体的tau P301S小鼠相比，过表达sTREM2的tau P301S小鼠的LTP升高。这些结果表明，sTREM2逆转了tau P301S小鼠的tau蛋白病理、突触功能障碍和认知功能障碍。
图五 TG2的敲除消除了sTREM2在体内的作用 为了进一步验证TG2在体内tau蛋白病理进展中的作用，作者通过向3个月大的tau P301S小鼠海马注射AAVEGFP-shRNA-TG2来抑制TG2的表达。过表达sTREM2减弱了海马中tau蛋白的过度磷酸化，而当TG2被敲除时，sTREM2对tau蛋白磷酸化的抑制作用被消除。此外，sTREM2使RhoA-ROCK-GSK3β通路失活，而该通路在注射了sh-TG2的小鼠中被消除。这些结果表明，sTREM2对tau蛋白磷酸化的影响依赖于TG2。此外，电镜显示，在注射sh-NC的tau P301S小鼠中，sTREM2对海马突触的丢失有保护作用，而在注射sh-TG2的tau P301S小鼠中没有保护作用。TG2的敲除减弱了sTREM2对tau P301S小鼠海马抑制性和兴奋性突触密度的保护作用。 小胶质细胞在AD的病理生理过程中起着复杂的作用。小胶质细胞和神经元之间的联系仍不明确。在作者的研究中，发现小胶质细胞分泌sTREM2，这可能在tau蛋白病理中起保护作用。在AD发病期间，小胶质细胞被激活并分泌sTREM2来保护神经元免受tau蛋白病理的影响。设计了一种肽来模拟sTREM2的保护作用，这种含有13个氨基酸的肽显著改善了tau P301S小鼠的病理和行为缺陷。这可能为AD提供一种潜在的治疗干预。  https:///10.1038/s41467-023-42505-x  特别鸣谢 |
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