TREM2通过SYK依赖性和非依赖性途径驱动小胶质细胞对淀粉样蛋白β的反应

TREM2 drives microglia response to amyloid-β via SYK-dependent and -independent pathways.

作者信息Shoutang Wang, Raki Sudan, Vincent Peng, Yingyue Zhou, Siling Du, Carla M Yuede, Tingting Lei, Jinchao Hou, Zhangying Cai, Marina Cella, Khai Nguyen, Pietro L Poliani, Wandy L Beatty, Yun Chen, Siyan Cao, Kent Lin, Cecilia Rodrigues, Ali H Ellebedy, Susan Gilfillan, Gordon D Brown, David M Holtzman, Simone Brioschi, Marco Colonna
PMID36306735
期刊Cell
发布时间2022-10-27
DOI10.1016/j.cell.2022.09.033

实验完整度

高

包含体外原代小胶质细胞与BMDM模型、5×FAD及多种基因修饰小鼠模型、scRNA-seq、TEM、行为学等多种独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

5×FAD小鼠模型 原代小鼠小胶质细胞 原代小鼠骨髓来源巨噬细胞(BMDM)

重点核对

小胶质细胞特异性Syk敲除(SykiΔMG)及对照Sykfl/fl与5×FAD的杂交 TAM诱导删除的时间窗口(1月龄或4月龄开始,持续4周) Aβ吞噬检测:methoxy-X04体内注射(10 mg/kg,腹腔注射,3小时后取材) 抗CLEC7A抗体2A11的给药方案(8月龄TREM2R47H-5×FAD小鼠,10天内4次腹腔注射) scRNA-seq数据质控与聚类阈值(UMI 2000–20000,基因数>1000,线粒体<7.5%)

摘要

小胶质细胞通过激活TREM2介导的Syk和DAP10信号机制对Aβ作出反应。抗体介导的Syk激活在表达阿尔茨海默病相关人类TREM2R47H等位基因的小鼠中挽救了小胶质细胞激活。

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
SYK信号是否是小胶质细胞对Aβ病理反应的核心节点,以及SYK缺陷如何影响小胶质细胞活化和疾病进展。
核心机制
TREM2通过SYK依赖的PI3K-AKT-GSK3β-mTOR通路维持小胶质细胞代谢适应性,同时通过SYK非依赖的DAP10通路支持增殖和Apoe表达,两条通路协同驱动完整DAM表型。
主要证据
在5×FAD小鼠中小胶质细胞特异性敲除Syk导致Aβ斑块周围小胶质细胞减少、Aβ沉积增加、神经元损伤和行为缺陷;scRNA-seq显示SYK缺陷小胶质细胞停滞在TM1过渡阶段,无法完全获得DAM表型,而DAP10缺失影响AKT-GSK3β磷酸化、增殖、存活和吞噬。
研究意义
全身给予抗CLEC7A抗体可激活SYK,部分挽救携带低功能TREM2R47H变异小鼠的小胶质细胞活化,提示CLEC7A-SYK通路可能成为阿尔茨海默病的免疫治疗靶点。

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

构建小胶质细胞特异性Syk敲除的5×FAD小鼠

验证SYK在Aβ病理下小胶质细胞反应中的作用。

将Sykfl/fl与Cx3cr1CreERT2小鼠杂交,再与5×FAD杂交,通过TAM饮食诱导Syk缺失。

2

评估SYK缺陷对小胶质细胞聚集和Aβ吞噬的影响

检测SYK缺失是否影响小胶质细胞围绕Aβ斑块及吞噬Aβ的能力。

免疫荧光染色、流式细胞术检测methoxy-X04+小胶质细胞、原代小胶质细胞吞噬pHrodo-Aβ1–42实验。

3

检测SYK缺陷对Aβ病理、神经元损伤和行为的影响

确定SYK缺失是否加重Aβ沉积、神经轴突损伤和认知行为缺陷。

Aβ1–42免疫荧光、LAMP1染色、Morris水迷宫和高架十字迷宫行为学测试。

4

分析SYK缺陷对AKT-mTOR通路和自噬的影响

探究SYK缺失导致小胶质细胞代谢缺陷的机制。

免疫印迹检测pAKT、pNDRG1、pGSK3β、pS6K、LC3II/LC3I,MitoTracker Green检测线粒体质量,TEM观察自噬体。

5

scRNA-seq解析SYK缺陷小胶质细胞的转录组变化

明确SYK缺失如何影响DAM及相关亚群的分化轨迹。

对6月龄小鼠皮层CD45+细胞进行10x Genomics scRNA-seq,聚类分析并与Trem2−/−数据比较。

6

验证DAP10在SYK非依赖通路中的作用

检验TREM2是否通过DAP10介导SYK非依赖的小胶质细胞活化。

使用Dap10−/−小胶质细胞和BMDM,进行BrdU增殖、AKT/GSK3β免疫印迹、存活实验和Aβ吞噬实验。

7

测试抗CLEC7A抗体对TREM2R47H-5×FAD小鼠的挽救作用

评估通过CLEC7A激活SYK能否改善低功能TREM2变异小鼠的小胶质细胞反应。

腹腔注射抗CLEC7A抗体2A11或同型对照,流式检测Aβ吞噬,免疫荧光检测Iba1和CD11c,qRT-PCR检测Itgax。

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
CD45-PE抗体BioLegend103106
CD45-APCCy7抗体BioLegend103116
CD11b-APC抗体BioLegend101212
Ly6C-APCCy7抗体BioLegend128026
Ly6G-FITC抗体BioLegend127606
P2RY12-BV421抗体BioLegend392106
Syk-PE抗体BioLegend646004
BrdU-PE抗体BioLegend339812
抗磷酸化Syk抗体Cell Signaling Technology2717
抗Syk抗体Cell Signaling Technology13198
抗磷酸化Akt 473抗体Cell Signaling Technology4060
抗Akt抗体Cell Signaling Technology4691
抗磷酸化NDRG1抗体Cell Signaling Technology3217
抗NDRG1抗体Cell Signaling Technology5196
抗磷酸化GSK3-β抗体Cell Signaling Technology9336
抗GSK3-β抗体Cell Signaling Technology12456
抗磷酸化ERK抗体Cell Signaling Technology9101
抗ERK抗体Cell Signaling Technology4695
抗磷酸化S6K抗体Cell Signaling Technology9234
抗S6K抗体Cell Signaling Technology9202
抗LC3抗体Cell Signaling Technology2775
抗β-actin-HRP抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778 HRP
抗兔IgG HRPCell Signaling Technology7074
抗Iba1抗体Cell Signaling Technology17198
抗Iba1抗体Abcam5076
抗CD68抗体BioLegend137002
抗Pu.1抗体Cell Signaling Technology2258
抗Aβ1–42抗体Thermo Fisher Scientific700254
抗Aβ1–16抗体(6E10)BioLegend803013
抗Lamp1抗体BioLegend121602
抗APP抗体MilliporeMAB348
抗LC3-Alexa Fluor® 488抗体Cell Signaling Technology13082
抗CD11c抗体Cell Signaling Technology97585
抗CD74-Alexa Fluor® 647抗体BioLegend151004
抗Ki67抗体Abcam15580
抗ApoE抗体(生物素化HJ6.3)Holtzman Lab--
抗Trem2抗体R&D SystemsAF1729
抗Tmem119抗体Cell Signaling Technology90840
抗Clec7a抗体InvivoGenemabg-mmcl
抗山羊IgG Alexa-Fluor®488抗体Abcam150129
抗兔IgG Alexa Fluor® 555抗体Abcam150074
抗山羊IgG Alexa Fluor® 647抗体Abcam150131
抗兔IgG Alexa Fluor® 647抗体InvitrogenA-21244
抗大鼠IgG Alexa Fluor®647抗体InvitrogenA-21472
抗绵羊IgG Alexa Fluor® 555抗体Abcam150178
链霉亲和素-Alexa Fluor® 647BioLegend405237
山羊F(ab’)2抗小鼠IgG(H+L)抗体SouthernBiotech1032–01
MitoTracker GreenInvitrogenM7514
Aqua荧光反应染料Life technologiesL34966
Methoxy-X04Tocris Biosciences4920
碘化丙啶InvitrogenP1304MP
BrdUInvitrogenB23151
β-淀粉样蛋白(1–42)肽AnaspecAS-20276
SuperSignal West Pico PLUS化学发光底物Thermo Fisher Scientific34579
TO-PRO-3碘化物Life TechnologiesT3605
BAY61–3606SelleckchemS7006
SB216763Tocris Biosciences1616
Foxp3/转录因子染色缓冲液套装Invitrogen00-5523-00
BD Pharmingen BrdU流式试剂盒BD Biosciences557892
pHRodo iFL标记试剂盒InvitrogenP36014
miRNeasy Mini试剂盒QIAGEN217084
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems4368814
SYBR Green实时PCR预混液Thermo Fisher Scientific4309155

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
小胶质细胞特异性Syk敲除
TAM饮食诱导时间(1月龄或4月龄开始,持续4周)及取材月龄(6或9月龄)
阅读提示:Methods:Mice小节;Figure 1B和S4A实验设计示意图
Aβ吞噬检测
methoxy-X04剂量(10 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、取材时间(3小时后)
阅读提示:Methods:Mice小节;Figure 1G-H图注
原代小胶质细胞培养
P4小鼠脑组织、胰酶浓度(1.67 mg/mL)、DNase浓度(0.33 mg/mL)、LCCM浓度(10%)
阅读提示:Methods:Primary cells小节
抗CLEC7A抗体2A11治疗
给药剂量(文中未明确说明)、给药频率(10天内4次或单次)、小鼠月龄(8月龄)及对照抗体(抗人ILT1)
阅读提示:Methods:Mice小节;Figure 7C-D和7E图注
scRNA-seq数据分析
质控阈值(UMI 2000–20000,基因数>1000,线粒体<7.5%)、聚类分辨率(0.6或0.4)、每个基因型小鼠数(n=2–4)
阅读提示:Methods:Single-cell RNAseq analysis小节;Figure 4A、5A、6A图注
行为学测试
各基因型样本量、测试顺序、MWM训练方案(5天,每天两组两次试验)
阅读提示:Methods:General design of behavioral tests及Morris water maze小节;Figure 2E-J图注