阿尔茨海默病小鼠中淀粉样蛋白-β (Aβ) 免疫治疗诱发的微出血与血管周围巨噬细胞激活和外周单核细胞募集相关

Amyloid-β (Aβ) immunotherapy induced microhemorrhages are associated with activated perivascular macrophages and peripheral monocyte recruitment in Alzheimer's disease mice

作者信息Xavier Taylor, Isaiah M Clark, Griffin J Fitzgerald, Herold Oluoch, Justin T Hole, Ronald B DeMattos, Yaming Wang, Feng Pan
PMID37649100
发布时间2023-08-30
DOI10.1186/s13024-023-00649-w

实验完整度

包括动物模型(PDAPP、hTau APP KI)的组织学检测、原代BMDM培养、NanoString转录组分析及qPCR验证等至少两个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

PDAPP小鼠 hTau APP KI小鼠 C57BL/6J小鼠来源的BMDM

重点核对

PDAPP小鼠周龄(23-26月龄) 3D6抗体给药方案(25 mg/kg,每周一次,皮下注射,持续3个月) hTau APP KI小鼠3D6抗体给药方案(25 mg/kg,每周一次,皮下注射,持续1个月) 对照抗体IgG给药方案(PDAPP为50 mg/kg每周两次,hTau APP KI为25 mg/kg每周一次) BMDM培养条件(M-CSF 50 ng/mL,培养5天)

摘要

背景:在最近的几项抗淀粉样蛋白-β (Aβ) 免疫治疗试验中,淀粉样蛋白相关影像学异常(ARIA)已被确定为最常见的严重不良事件,其源于脑血管的病理性改变。然而,淀粉样蛋白免疫治疗如何增强脑淀粉样血管病(CAA)介导的血管通透性改变和微出血的确切细胞和分子机制目前尚不清楚。有趣的是,脑血管周围巨噬细胞已被认为可调节CAA沉积和脑血管功能,但仍需进一步研究以了解血管周围巨噬细胞如何在增强与淀粉样蛋白免疫治疗相关的CAA相关血管通透性和微出血中发挥作用。方法:在本研究中,我们使用组织学和基因表达分析,在阿尔茨海默病(AD)小鼠模型和原代培养系统中,检测了淀粉样蛋白靶向抗体诱导的免疫反应和CAA诱导的微出血。结果:在本研究中,我们证明抗Aβ(3D6)免疫治疗导致抗体免疫复合物与血管淀粉样蛋白沉积物形成,并诱导CD169+血管周围巨噬细胞的激活。我们表明,通过抗体介导的Fc受体信号激活的巨噬细胞,在体外具有增加的炎症信号和细胞外基质重塑基因(如Timp1和MMP9)的表达,并在体内证实了这些关键发现。最后,我们证明血浆蛋白的血管通透性增强和炎症性单核细胞在血管淀粉样蛋白沉积物周围募集,这与脑微出血中的含铁血黄素沉积相关,表明激活的血管周围巨噬细胞在Aβ免疫治疗反应中的多维作用。结论:总之,我们的研究建立了Aβ抗体在CAA沉积物处的结合、血管周围巨噬细胞的激活以及参与血管通透性的基因上调之间的联系。然而,这种现象对微出血易感性的影响仍有待充分阐明。需要进一步研究以确定CD169+血管周围巨噬细胞在增强CAA介导的血管通透性、血浆蛋白外渗和与微出血相关的免疫细胞浸润中的确切作用。

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
抗Aβ免疫治疗如何增强CAA介导的血管通透性和微出血?
核心机制
3D6抗体与血管淀粉样蛋白形成免疫复合物,激活CD169+血管周围巨噬细胞,导致其上调炎症信号和细胞外基质重塑基因(如Timp1和MMP9),进而增加血管通透性和血浆蛋白外渗,并募集炎症性单核细胞,与微出血相关。
主要证据
在PDAPP和hTau APP KI小鼠中,3D6治疗后观察到CD169+血管周围巨噬细胞与血管淀粉样蛋白的共定位增加,且Timp1和MMP9表达升高;体外BMDM通过Fc受体信号激活后也出现类似的基因表达变化。
研究意义
本研究首次报道CNS中CD169+血管周围巨噬细胞在Aβ免疫治疗后与血管淀粉样蛋白沉积物高度关联,可能在增强CAA介导的血管通透性和微出血中起重要作用,为理解ARIA的机制提供了新见解。

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

验证3D6免疫治疗诱导微出血

确定3D6抗体治疗是否增加PDAPP小鼠的微出血和血管改变。

对23-26月龄PDAPP小鼠进行3D6或IgG对照治疗3个月,用普鲁士蓝染色检测含铁血黄素沉积,并测量软脑膜血管直径。

2

分析免疫细胞与血管淀粉样蛋白的关联

确定3D6治疗后,哪些免疫细胞(小胶质细胞、巨噬细胞、单核细胞)与血管淀粉样蛋白沉积相关。

对脑切片进行免疫荧光染色(Thio-S标记淀粉样蛋白,PECAM-1标记内皮细胞,P2Y12标记小胶质细胞,Mac387/CD169标记巨噬细胞,GR-1/CCR2标记单核细胞),并计算共定位。

3

检测巨噬细胞激活相关基因表达变化

确定Fc受体介导的巨噬细胞激活是否导致炎症和基质重塑基因表达变化。

从C57BL/6J小鼠中提取BMDM培养,用IgG2a或LALAPG包被的板刺激48小时,提取RNA进行NanoString分析和qPCR验证。

4

验证体内巨噬细胞表达Timp1和MMP9

确认3D6治疗后,体内CD169+血管周围巨噬细胞是否表达Timp1和MMP9。

对PDAPP小鼠脑切片进行三重免疫荧光染色(Thio-S, CD169, Timp1或MMP9),并分析共定位。

5

评估血管通透性和单核细胞浸润

确定3D6治疗后,血管通透性(纤维蛋白原外渗)和单核细胞(GR-1+/CCR2+)浸润是否增加。

对PDAPP小鼠脑切片进行免疫荧光染色(Thio-S, PECAM-1, Fibrinogen或GR-1/CCR2),并分析含铁血黄素沉积物周围的免疫细胞。

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
巨噬细胞集落刺激因子Peprotech315-02
IgG2a抗体----
LALAPG抗体----
RPMI 1640培养基ThermoFisher22400-071
透析胎牛血清----
青霉素-链霉素----
MEM非必需氨基酸----
Glutamax补充剂----
RNeasy Plus Micro试剂盒Qiagen74034
Fluidigm逆转录预混液Standard BioTools100-6298
TaqMan预扩增预混液Applied Biosystems4391128
TaqMan通用PCR预混液Applied Biosystems4326708
硫黄素-SSigma-AldrichT1892
X-34Sigma-AldrichSML1954
ProLong Diamond防淬灭封片剂ThermoFisherP36961
抗P2Y12抗体AnaSpecas-55043a
抗Mac387抗体ThermoFisherMA1-81381
抗CD169抗体NovusBioNB600-534
抗CD206抗体ThermoFisherNC9751189
抗CD163抗体ThermoFisher50-198-4796
抗层粘连蛋白抗体NovusBioNB300-144
抗CD31抗体ThermoFisherPA5-16301
抗Timp1抗体Proteintech16644-1-ap
抗MMP9抗体Abcamab38898
抗纤维蛋白原抗体Abcamab34269
抗GR-1抗体ThermoFisher14-5931-82
抗CCR2抗体ThermoFisherMA5-41175
二抗ThermoFisherA31570, A32728, A32732, A32733, A21434, A48272
链霉亲和素488ThermoFisherS32354
核固红Sigma-AldrichN8002
DAB-Plus显色液DAKO--
SP8共聚焦显微镜Leica--
AxioScan Z.1切片扫描仪Zeiss--
ImageJ软件NIHv1.53
Imaris软件Bitplanev8.4
HALO软件Indica Labsv3.5
GraphPad PrismGraphPad Software8.0.2

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
小鼠品系、年龄、性别、给药途径和剂量。
阅读提示:Methods中的Transgenic mouse model
免疫荧光染色
一抗二抗稀释比例、孵育时间、温度、封片剂。
阅读提示:Methods中的Brain sections immunofluorescence
BMDM培养和刺激
细胞密度、刺激物浓度(IgG2a/LALAPG)、培养时间。
阅读提示:Methods中的Bone marrow derived macrophage primary cell culture和Bone marrow derived macrophage antibody engagement
NanoString分析
RNA投入量、杂交时间、归一化方法、显著基因阈值。
阅读提示:Methods中的NanoString gene expression analysis
qPCR验证
RNA量、预扩增条件、内参基因、引物探针信息。
阅读提示:Methods中的qPCR