科学家们一直在研究导致好的小胶质细胞变坏的触发因素。现在，格拉德斯通研究所的研究人员发现，血液流入大脑会激活小胶质细胞中的有害基因，将它们转化为可以破坏神经元的有毒细胞。
该研究结果发表在《Nature Immunology》杂志上，题为“通过多组学分析定义血液诱导的小胶质细胞在神经变性中的功能”，由高级研究员katina Akassoglou博士领导。
研究人员写道:“血蛋白通过被破坏的血脑屏障外渗和先天免疫激活是神经系统疾病和新兴治疗靶点的标志。然而，血液蛋白如何使先天免疫细胞极化，在很大程度上仍然未知。在这里，我们建立了一个无偏倚的血液先天免疫多组学和基因功能丧失管道，以确定血液诱导的先天免疫极化的转录组和全局磷酸化蛋白质组及其在小胶质细胞神经毒性中的作用。”
科学家们发现，在阿尔茨海默氏症和多发性硬化症中，一种叫做纤维蛋白的血液蛋白通常有助于血液凝固，它负责激活小胶质细胞中的有害基因。对抗由纤维蛋白引起的血液毒性可以保护大脑免受有害炎症和神经系统疾病中神经元的损失。
“我们的研究第一次以一种全面的方式回答了流入大脑的血液是如何劫持大脑的免疫系统，从而导致脑部疾病的毒性作用，”Akassoglou说。“了解血液如何影响大脑可以帮助我们开发出治疗神经系统疾病的创新疗法。”
患有阿尔茨海默病和多发性硬化症等神经系统疾病的人，大脑中巨大的血管网络存在异常，这使得血液蛋白质渗入大脑中负责认知和运动功能的区域。在许多这类疾病中，脑出血发生得较早，且与预后较差有关。
为了了解血液中的哪些蛋白质会影响免疫细胞中的基因和蛋白质变化，Akassoglou和她的团队采用了一种系统的方法来确定失去关键的血液蛋白质(如白蛋白、补体蛋白和纤维蛋白)会如何影响小鼠的免疫细胞。
他们与格莱斯顿大学高级研究员、UCSF定量生物科学研究所主任Nevan Krogan博士和格莱斯顿大学生物信息学核心研究主任Alex Pico博士合作，用一套先进的分子和计算技术分析了血液蛋白的影响。
在这项新研究中，研究人员发现，不同的血液蛋白激活了小胶质细胞中不同的分子过程。更重要的是，他们发现纤维蛋白负责驱动独特的基因和蛋白质活动，使小胶质细胞对神经元有毒。测试的其他血液蛋白并不是造成这些毒性作用的主要原因。
Akassoglou实验室的科学家、该研究的第一作者Andrew Mendiola博士说:“我们结合了尖端的工具，以捕捉由不同的血液蛋白触发的所有小胶质细胞过程的广阔视野。纤维蛋白引人注目，因为它在小胶质细胞中引发了戏剧性的基因反应，这反映了阿尔茨海默病等慢性神经系统疾病的基因特征。”
在之前的研究中，Akassoglou和她的团队发现纤维蛋白可以激活小胶质细胞并促进小鼠的认知障碍。事实上，研究人员能够将纤维蛋白的不良影响缩小到蛋白质的特定炎症区域。这个区域不影响纤维蛋白在血液凝固中的关键作用。在这项新的研究中，研究小组表明，去除炎症区域降低了纤维蛋白在小胶质细胞中开启有毒基因的能力，并恢复了这些免疫细胞的保护功能。
研究人员使用了他们开发的一种技术来识别阿尔茨海默病和多发性硬化症小鼠模型细胞中的有毒基因活动。在这两种模型中，纤维蛋白激活了参与神经变性和氧化应激的小胶质细胞基因。
Mendiola说:“我们认为，在神经系统疾病中，血液渗漏部位的纤维蛋白沉积可能会导致有毒的免疫反应。找到选择性抑制这些毒性反应的方法可能会改变治疗疾病的游戏规则。”
Akassoglou补充说:“中和血液毒性可以保护大脑免受有害炎症的影响，并恢复认知功能所需的神经元连接。通过靶向纤维蛋白，我们可以阻断有毒的小胶质细胞，而不会影响它们在大脑中的保护功能。”
格莱斯顿神经疾病研究所主任Lennart Mucke医学博士总结道:“这些令人兴奋的发现改变了我们对血液蛋白的看法，从次要的旁观者变成了大脑损伤的主要驱动因素。这项研究中确定的机制可能在一系列涉及大脑血液泄漏的神经系统疾病中起作用，包括神经退行性疾病、自身免疫性疾病、中风和创伤性脑损伤。因此，它们具有深远的治疗意义。”
参考文献
Defining blood-induced microglia functions in neurodegeneration through multiomic profiling
