早期干预抗Aβ免疫治疗减弱小胶质细胞活化而不在残余斑块处诱导耗竭

Early intervention anti-Aβ immunotherapy attenuates microglial activation without inducing exhaustion at residual plaques

作者信息Lis de Weerd, Selina Hummel, Stephan A Müller, Iñaki Paris, Thomas Sandmann, Marie Eichholtz, Robin Gröger, Amelie L Englert, Stephan Wagner, Connie Ha, Sonnet S Davis, Valerie Warkins, Dan Xia, Brigitte Nuscher, Anna Berghofer, Marvin Reich, Astrid F Feiten, Kai Schlepckow, Michael Willem, Stefan F Lichtenthaler, Joseph W Lewcock, Kathryn M Monroe, Matthias Brendel, Christian Haass
PMID40830489
发布时间2025-08
DOI10.1186/s13024-025-00878-1

实验完整度

包含体外细胞实验、动物模型(APP-SAA KI小鼠)及多组学分析(RNA-seq、蛋白质组、脂质组),并进行功能验证(PET成像)和机制探讨。

主要模型

APP-SAA KI小鼠 原代小胶质细胞(CD11b+分选)

重点核对

小鼠模型为APP-SAA KI,含hTfR KI,背景为C57BL/6J。 治疗从4.5月龄开始,每周腹腔注射抗Aβ抗体(Aducanumab)或同型对照(4D5),持续16周。 抗Aβ剂量为1、3、10 mg/kg,同型对照为1或10 mg/kg。 终点分析包括FBB-PET、FDG-PET、脑组织免疫荧光、CSF蛋白质组、RNA-seq等。

摘要

抗淀粉样β肽(Aβ)免疫治疗旨在减少淀粉样斑块病理并减缓阿尔茨海默病进展过程中的认知衰退。临床试验中抗Aβ抗体已被证明可有效清除淀粉样蛋白,其认知终点的影响与淀粉样蛋白去除程度相关。然而,治疗伴随不良副作用,如水肿和出血,这可能与诱导的免疫反应有关。为了改善这些分子的安全性,必须了解抗Aβ抗体治疗对免疫细胞功能的影响。在此,我们研究了长期慢性抗Aβ治疗对APP-SAA三重敲入小鼠模型中淀粉样斑块病理和小胶质细胞反应的影响,采用早期淀粉样变过程中的干预方案。长期抗Aβ治疗导致淀粉样斑块病理的稳健且剂量依赖性降低,其中减少弥漫性斑块沉积的效率高于致密核心斑块。CSF蛋白质组分析表明神经退行性标志物(包括Tau和α-突触核蛋白)以及免疫细胞相关蛋白减少。批量RNA-seq显示疾病相关小胶质细胞(DAM)和糖酵解基因表达的剂量依赖性减弱,这与葡萄糖摄取和TREM2蛋白水平的平行下降一致,TREM2是参与小胶质细胞DAM激活的主要免疫受体。相比之下,残余斑块周围的DAM激活仍然很高,与治疗剂量无关。此外,残余斑块周围的小胶质细胞表现出剂量依赖性增加的小胶质细胞聚集和抗原呈递及免疫信号蛋白的选择性增加。这些发现表明,早期抗淀粉样免疫治疗的慢性干预导致斑块形成的剂量依赖性减少,这与全脑小胶质细胞DAM激活和神经退行性变的降低相关。残余斑块处的小胶质细胞仍表现出DAM和抗原呈递表型的组合,表明持续的治疗反应。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
长期慢性抗Aβ抗体治疗对早期淀粉样变过程中小胶质细胞功能和斑块病理的影响。
核心机制
抗Aβ治疗通过减少淀粉样斑块负荷,下调疾病相关小胶质细胞(DAM)和糖酵解基因表达,降低Trem2蛋白水平,同时残余斑块周围小胶质细胞保持DAM表型并上调抗原呈递和免疫信号分子。
主要证据
在APP-SAA KI小鼠中,长期抗Aβ治疗剂量依赖性降低Aβ负荷(FBB-PET、免疫组化),减少CSF中神经退行性标志物,并改变小胶质细胞转录组(RNA-seq)和代谢(FDG-PET、脂质组)。
研究意义
支持早期干预抗Aβ治疗的有效性,并提示结合增强小胶质细胞功能的策略可能优化AD长期治疗结局。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型与治疗

建立早期干预模型,评估长期抗Aβ治疗的剂量效应。

使用APP-SAA KI小鼠,从4.5月龄开始每周腹腔注射不同剂量抗Aβ抗体或同型对照,持续16周。

2

斑块负荷和病理评估

量化抗Aβ治疗对淀粉样斑块沉积和组成的影响。

通过FBB-PET、免疫荧光染色(Thiazine、Aβ抗体3552)、ELISA和Western blot检测脑内Aβ水平和斑块形态。

3

微出血评估

检测慢性抗Aβ治疗是否加剧微出血。

使用普鲁士蓝染色检测脑内含铁血黄素沉积,比较治疗组与对照组。

4

CSF蛋白质组学

鉴定抗Aβ治疗相关的CSF生物标志物变化。

对终末CSF进行LC-MS/MS蛋白质组学分析,比较治疗组与对照组。

5

小胶质细胞转录组分析

评估抗Aβ治疗对全脑小胶质细胞基因表达的影响。

MACS分选CD11b+小胶质细胞,进行批量3'RNA-seq,分析DAM、稳态和炎症相关基因表达。

6

脂质组学分析

检测小胶质细胞脂质组成的变化。

对分选的小胶质细胞进行脂质提取和LC-MS分析。

7

FDG-PET代谢成像

验证小胶质细胞糖酵解活性的变化。

在8月龄小鼠进行FDG-PET,测量脑区葡萄糖摄取。

8

残余斑块周围小胶质细胞表型分析

评估残余斑块周围小胶质细胞的激活状态和抗原呈递表型。

使用免疫荧光共染(Iba1、Trem2、Cd68、MHC-II、Galectin-3),并进行3D重建和距离分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
阿杜卡努单抗----
同型对照抗体4D5----
汉克斯平衡盐溶液Gibco14025092
HEPES缓冲液Gibco15630080
谷氨酰胺补充剂Gibco35050061
噻嗪红Morphisto12990.001
甲氧基-X04Tocris4920
DAPI----
ProLong Gold防淬灭剂Thermo FisherP36980
Fluoromount-G封片剂Thermo Fisher00-4958-02
抗Aβ一抗(3552)See ref [58]n/a
抗IBA1一抗Wako019-19741
抗IBA1一抗Synaptic Systems234 308
抗APOE一抗See ref [59]n/a
抗LAMP1一抗Biolegend121,602
抗GFAP一抗AgilentGA52461-2
抗TREM2一抗R&D SystemsAF1729
抗CD68一抗Biolegend1,370,002
抗MHC II类一抗Thermo Fisher Scientific14-5321-82
抗半乳糖凝集素3一抗Cell Signaling TechnologyAF1197
抗PU.1一抗Cell Signaling Technology2258
抗层粘连蛋白一抗SigmaL9393
抗P2RY12一抗AnaspecAS-55,043 A
二抗 驴抗兔 Alexa Fluor Plus 488InvitrogenA32790
二抗 驴抗鼠 Alexa Fluor Plus 647InvitrogenA32787
二抗 驴抗大鼠 Alexa Fluor Plus 647InvitrogenA32795
二抗 驴抗山羊 Alexa Fluor Plus 647InvitrogenA32849
二抗 驴抗绵羊 Alexa Fluor Plus 647InvitrogenA21448
二抗 驴抗豚鼠 Alexa Fluor Plus 647InvitrogenA21450
核固红溶液Morphisto10264.00500
VectaMount Express封片剂Vector LabsVEC-H-5700
蛋白酶抑制剂混合物SigmaP8340
组织匀浆管PrecellysP000918-LYSK0-A
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23225
V-PLEX Plus Aβ多肽检测试剂盒Meso Scale DiscoveryK15200G
U-PLEX小鼠IP-10检测试剂盒Meso Scale DiscoveryK152UFK
MSD-gold链霉亲和素包被96孔板Meso Scale DiscoveryL15SA-1
MSD读板缓冲液TMeso Scale DiscoveryR92TC-1
Laemmli缓冲液Biorad1610747
Novex WedgeWell 10-20% Tris-Tricine凝胶Thermo FisherEC66255
I-Block蛋白封闭试剂Applied BiosystemsT2015
Pierce ECL Western blot底物Thermo Scientific32106
Fujifilm医用X射线胶片Super RX-NFujifilm47410
抗Aβ一抗(2D8)----
抗TREM2一抗(5F4)In-house--
抗APP一抗(Y188)Abcamab32136
二抗 山羊抗大鼠IgG HRPBiorad5204-2504
二抗 山羊抗兔IgG HRPBiorad5196-2504
神经组织解离试剂盒Miltenyi130-092-628
茴香霉素Cell Signaling Technology2222
gentleMACS C管Miltenyi130-096-334
40μm细胞筛网Corning352340
无脂肪酸BSASigma-AldrichA8806
Cd11b+磁珠Miltenyi130-093-634
MS分选柱Miltenyi130-042-201
二硫苏糖醇Biozol--
Sera-Mag SpeedBeads磁珠GE Healthcare--
赖氨酰内肽酶Promega--
胰蛋白酶Promega--
nanoElute纳升高效液相色谱系统Bruker--
C18分析柱Dr. Maisch GmbH--
timsTOF Pro质谱仪Bruker--
RNeasy Plus Micro试剂盒Qiagen74034
Lexogen QuantSeq 3' mRNA-seq文库制备试剂盒Lexogen193.384
TapeStation D1000 ScreenTapeAgilent5067-5582
Illumina NovaSeq X 10B测序芯片Illumina--
内标----
Agilent Infinity II 1290超高效液相色谱Agilent--
QTRAP 6500+质谱仪ABSciex--
UPLC BEH C18色谱柱Waters--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与治疗
小鼠品系(APP-SAA KI,含hTfR KI)、年龄(起始4.5月龄)、性别(雌雄兼用)、给药剂量(1、3、10 mg/kg)、给药频率(每周一次)、给药途径(腹腔注射)、疗程(16周)
阅读提示:Methods: Mice, 抗Aβ治疗
斑块负荷评估
FBB-PET扫描时间(8月龄)、免疫荧光染色标记物(Thiazine、Aβ抗体3552)、ELISA检测的Aβ亚型(Aβ38/40/42)
阅读提示:Results: 图1, Methods: 免疫荧光、ELISA
CSF蛋白质组学
CSF收集方法、LC-MS/MS分析参数(diaPASEF)、蛋白质鉴定和定量方法(DIA-NN)
阅读提示:Methods: CSF收集、LC-MS/MS
小胶质细胞转录组
细胞分选方法(CD11b+ MACS)、RNA提取和文库制备(QuantSeq)、测序平台(NovaSeq X 10B)、差异分析模型(limma/voom,考虑性别和批次)
阅读提示:Methods: RNA提取与文库制备、RNA-seq数据分析
残余斑块周围小胶质细胞表型
脑切片厚度(50μm)、染色标记物(Iba1、Trem2、Cd68、MHC-II、Galectin-3)、共聚焦成像参数(63x油镜)、3D分析(PU.1+核距离)
阅读提示:Methods: 免疫荧光、显微成像、3D评估