SGK1介导的小胶质细胞吞噬功能缺陷驱动肌萎缩侧索硬化症的病理进展

SGK1-mediated deficits in microglial phagocytosis drive pathological progression in amyotrophic lateral sclerosis

作者信息Meijun He, Chaoran Wu, Mengqiu Hu, Xiayi Shi, Ruiqi Liu, Yujie Tong, Heng Wang, Haoran Hu, Hong Liao
PMID42387584
发布时间2026-07
DOI10.1186/s12974-026-03925-w

实验完整度

高

包含SOD1G93A及SGK1敲除小鼠体内模型、BV2细胞和原代小胶质细胞体外模型,并有吞噬功能、机制通路和药物干预验证

主要模型

SOD1G93A转基因小鼠 SOD1G93A; SGK1KO小鼠 BV2小胶质细胞系转染SOD1G93A质粒 SOD1G93A小鼠原代小胶质细胞

重点核对

SOD1G93A小鼠与年龄匹配WT小鼠在P60、P90、P120、P150等时间点的分组比较 GSK650394以1 mg/kg每三天腹腔注射一次,从P60至疾病终点 BV2细胞转染1 μg SOD1WT或SOD1G93A质粒,吞噬实验孵育3 h或1 h 髓鞘碎片5 μg/mL与凋亡N2a细胞按BV2:N2a为1:2比例共处理 行为学与生存分析每组n=8,免疫荧光和Western blot多数条件n=4或n=7

摘要

小胶质细胞功能和转录组谱的改变是肌萎缩侧索硬化症(ALS)的主要病理标志。然而,疾病进展过程中小胶质细胞吞噬活性的动态变化及其调控机制尚不清楚。在本研究中,我们观察到SOD1G93A小鼠疾病进展过程中小胶质细胞吞噬活性呈现阶段依赖性改变。单细胞RNA测序提示,这种变化与富集吞噬相关通路的小胶质细胞亚群丰度降低有关。转录组分析鉴定出血清和糖皮质激素调节激酶1(SGK1)是该过程的潜在介质。值得注意的是,在SOD1G93A小鼠中敲除SGK1与疾病发作后小胶质细胞对髓鞘碎片的清除改善以及对神经元物质的异常吞噬减少相关。我们的结果进一步表明,疾病发作后,髓鞘碎片和凋亡神经元的积累诱导SOD1G93A小鼠小胶质细胞中SGK1上调。在机制上,SGK1似乎通过抑制脂噬促进小胶质细胞中的脂质积累,从而损害小胶质细胞清除细胞碎片的能力。此外,用GSK650394对SGK1进行药理学抑制可减轻SOD1G93A小鼠的运动缺陷并延长生存期。总之,我们的发现为SGK1在ALS模型中调节小胶质细胞吞噬功能提供了先前未被认识的作用证据,并支持SGK1作为SOD1突变相关ALS模型的潜在治疗靶点。

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
SOD1G93A小鼠疾病进展过程中小胶质细胞吞噬功能如何动态变化,SGK1是否参与调控这一过程并影响疾病进展。
核心机制
疾病发作后髓鞘碎片和凋亡神经元积累诱导小胶质细胞SGK1上调,SGK1可能通过增强mTOR信号抑制TFEB活化,进而抑制脂噬,导致脂质积累和溶酶体功能障碍,损害小胶质细胞清除细胞碎片的能力。
主要证据
在SOD1G93A小鼠中观察到小胶质细胞吞噬功能呈双相变化;SGK1敲除改善髓鞘碎片清除并减少异常神经元吞噬;BV2细胞和原代小胶质细胞实验显示SGK1抑制脂噬相关通路;GSK650394改善运动功能并延长生存期。
研究意义
研究提示SGK1是SOD1突变相关ALS模型中调节小胶质细胞吞噬功能的潜在治疗靶点,靶向SGK1改善脂噬可能代表一种潜在治疗策略。

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

SOD1G93A小鼠疾病进展中小胶质细胞状态与吞噬功能动态分析

明确疾病不同阶段小胶质细胞状态和吞噬能力的变化。

在P60至P150多个时间点,用免疫荧光、qRT-PCR和Western blot检测ChAT阳性运动神经元数量、HOM/MGnD标志物、IBA1/CD68形态、MBP和NeuN吞噬。

2

公共单细胞RNA测序数据再分析

探究小胶质细胞吞噬相关亚群在疾病发作前后的变化。

分析GEO数据库GSE206330的SOD1G93A小鼠单细胞RNA测序数据,进行无监督聚类、亚群丰度和GSEA通路富集分析。

3

SGK1表达定位与遗传敲除验证

验证SGK1在SOD1G93A小鼠小胶质细胞中的表达变化及其对吞噬功能的影响。

构建SOD1G93A; SGK1KO小鼠,用Western blot、qRT-PCR和免疫荧光检测SGK1表达及小胶质细胞形态、吞噬髓鞘碎片和神经元物质、溶酶体损伤。

4

BV2细胞和原代小胶质细胞吞噬与降解功能分析

在体外验证SOD1G93A对小胶质细胞吞噬和降解能力的影响及脂质积累。

BV2细胞转染SOD1WT或SOD1G93A质粒,与CFSE标记髓鞘碎片和/或Red CMTPX标记凋亡N2a细胞共孵育,用BODIPY、pHrodo和EBSS饥饿处理评估吞噬、降解和脂滴。

5

SGK1调控脂噬的机制验证

探究SGK1是否通过mTOR-TFEB-LC3通路抑制脂噬。

用GSK650394处理BV2细胞,免疫荧光检测TFEB核转位,Western blot检测P-mTOR/mTOR、P-TFEB/TFEB、LC3II、P62、LAMP1和GAL-3。

6

GSK650394体内药理学验证

评估SGK1抑制剂对SOD1G93A小鼠疾病表型的影响。

从P60开始每三天腹腔注射GSK650394,进行抓力、悬线、转棒和生存分析,检测运动神经元数量、MBP和MGnD标志物。

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
SOD1G93A小鼠The Jackson Laboratory004435
SGK1敲除小鼠Cyagen Bioscience (Suzhou) Inc.KOCMP-20393-Sgk1-B6J-VA
GSK650394MedChemExpress--
豚鼠抗IBA1抗体OasisOB-PGP049
大鼠抗CD68抗体Abcamab53444
大鼠抗MBP抗体Milliporemab386
兔抗NeuN抗体Abcamab177487
兔抗TFEB抗体HUABIOHA723419
兔抗SGK1抗体AbceptaAP3924a
大鼠抗ChAT抗体OasisOB-PRT115
小鼠抗Galectin-3抗体Proteintech60207-1-Ig
兔抗P62抗体Abcamab109012
小鼠抗LC3抗体CST83506
兔抗LAMP1抗体Proteintech33243-1-AP
兔抗磷酸化TFEB (Ser142)抗体AbmartPC22337
兔抗mTOR抗体HUABIOET1608-5
小鼠抗磷酸化mTOR (S2448)抗体HUABIOHA600094
DMEM培养基KeyGEN BiotechKGL1206
胎牛血清RoyacelRY-F32-01
青霉素-链霉素BeyotimeC0222
jetPRIME转染试剂Polyplus101000046
SOD1WT质粒ADDGENE26397
SOD1G93A质粒ADDGENE26401
胰蛋白酶BeyotimeC0201
DMEM/F12培养基KeyGENKGM12400
DCFH-DA探针BeyotimeS0033S
CellTrace Red CMTPX染色液Yeasen40717ES50
RIPA裂解液BeyotimeP0013B

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
动物模型与分组
SOD1G93A小鼠品系来源、遗传背景、SGK1KO小鼠来源及杂交策略、年龄匹配WT对照
阅读提示:Methods的Animals小节
GSK650394给药
剂量1 mg/kg、每三天一次、腹腔注射、从P60至疾病终点
阅读提示:Methods的Drug administration小节
体外吞噬实验
BV2细胞密度、质粒转染量、髓鞘碎片浓度5 μg/mL、BV2:N2a比例1:2、孵育时间3 h或1 h
阅读提示:Methods的Phagocytosis and degradation assays小节
行为学与生存分析
每组n=8、测试时间点、疾病终点判定标准
阅读提示:Methods的Behavior tests和Disease progression and survival analysis小节
免疫荧光定量
每条件小鼠数量、每鼠采样细胞数、成像参数一致性、3D重建分析方法
阅读提示:Methods的Immunofluorescence小节及各Figure legends