神經(jīng)退行性疾病，包括tau病和亨廷頓舞蹈癥，其特征是神經(jīng)元細(xì)胞質(zhì)中易聚集蛋白的積累。神經(jīng)元具有防止毒性聚集傾向蛋白積累的保護(hù)機(jī)制，如大自噬（以下簡(jiǎn)稱自噬），這是一種主要的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白降解途徑。在自噬中，雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體吞噬細(xì)胞質(zhì)的一部分，并將其輸送到溶酶體進(jìn)行降解。自噬對(duì)于去除導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變的易聚集蛋白（如亨廷頓蛋白和tau蛋白）至關(guān)重要，而削弱自噬會(huì)觸發(fā)其積聚并促進(jìn)其毒性。

大多數(shù)研究神經(jīng)元自噬缺陷的機(jī)制都集中在細(xì)胞自主機(jī)制上（cell-autonomous），而忽略了來(lái)自其他腦細(xì)胞類型的異常旁分泌信號(hào)在調(diào)節(jié)神經(jīng)元自噬方面可能產(chǎn)生的潛在影響。

近日，英國(guó)劍橋CB2 0XY劍橋醫(yī)學(xué)研究所David C. Rubinsztein教授團(tuán)隊(duì)在Neuron發(fā)表研究，主要發(fā)現(xiàn)活化的小膠質(zhì)細(xì)胞以非細(xì)胞自主的方式抑制神經(jīng)元自噬。

活化的小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)分泌CCL3、CCL4和CCL5調(diào)節(jié)神經(jīng)元自噬

研究人員首先利用來(lái)自活化小膠質(zhì)細(xì)胞的條件培養(yǎng)基培養(yǎng)神經(jīng)元，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LC3-II形成顯著減少[Fig.1B]，表明小膠質(zhì)細(xì)胞可以分泌抑制神經(jīng)元自噬的因子。為了確定這一過(guò)程的潛在因子，對(duì)已發(fā)表的老年小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞RNA測(cè)序進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)CCL3、CCL4和CCL5是趨化因子和細(xì)胞因子中上調(diào)最高的三個(gè)因子[Fig.1C]。

另外，研究人員還利用CCR5敲除（KO）原代神經(jīng)元或CCR5沉默的HeLa細(xì)胞，證明了CCL-3/-4/-5主要是通過(guò)CCR5損害自噬。同時(shí)mTORC1的激活也是這些趨化因子引起的自噬缺陷的基礎(chǔ)，并且CCL5暴露后PI3K-AKT-TSC2軸的激活對(duì)于促進(jìn)mTORC1信號(hào)傳導(dǎo)至關(guān)重要。

Figure 1 活化的小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)分泌CCL3、CCL4和CCL5使神經(jīng)元自噬紊亂

CCR5在神經(jīng)退行性疾病小鼠大腦中的表達(dá)改變

接下來(lái)，研究人員在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中觀察到，與對(duì)照組相比，表現(xiàn)前期HD和PS19 tau病小鼠的腦裂解物中CCR5蛋白水平升高[Fig.2A,E]，這種增加特別發(fā)生在神經(jīng)元中。同時(shí)，在這兩種疾病小鼠模型的大腦中，小膠質(zhì)細(xì)胞活化顯著增加[Fig.2C,G]。

此外，CCR5-KO使HD和PS19小鼠大腦中mTORC1信號(hào)傳導(dǎo)和LC3-II水平正?；⒔档土四Ｐ托∈笾蠬TT聚集體和不溶性tau的數(shù)量，這可能是源于自噬激活。

Figure 2 神經(jīng)退行性疾病前期小鼠大腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞IBA1、神經(jīng)元CCR5蛋白水平及其趨化因子配體增加

maraviroc（MVC）對(duì)CCR5的抑制使HD小鼠模型中mTORC1自噬軸和HTT病理重新平衡

Maraviroc（馬拉韋羅）是美國(guó)FDA批準(zhǔn)的一種選擇性阻斷CCR5活性的藥物。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CCL5處理的神經(jīng)元表現(xiàn)出自噬溶酶體的顯著減少，這表明自噬流量減少。而MVC顯著挽救了自噬溶酶體的數(shù)量，并防止了神經(jīng)元中CCL5處理引起的polyQ聚集體的異常增加[Fig.3A-C]。同時(shí)也驗(yàn)證了MVC在兩種小鼠模型中的作用，也都起到了改善效果?？傊?，在HD和PS19小鼠模型中，CCR5信號(hào)傳導(dǎo)的抑制重新平衡了mTORC1的激活和自噬清除，并改善了這些疾病的臨床表現(xiàn)。

Figure 3 馬拉韋羅對(duì)CCR5的抑制挽救了mTORC1自噬缺陷，并減少了神經(jīng)元和HD小鼠大腦中的蛋白質(zhì)聚集體

CCR5是自噬的底物

最后，為了研究CCR5是否是神經(jīng)元中的自噬底物，研究人員用SBI-0206965（SBI通過(guò)抑制激酶ULK1來(lái)?yè)p害自噬體的生物發(fā)生）或阻斷自噬體降解的BAF（V-ATP酶抑制劑）處理原代神經(jīng)元。結(jié)果發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元CCR5水平在SBI和BAF處理后顯著增加，表明自噬調(diào)節(jié)神經(jīng)元中CCR5的降解[Fig.4C,D]。

此外，還發(fā)現(xiàn)在饑餓細(xì)胞中CCL5處理并不影響CCR5運(yùn)輸?shù)皆傺h(huán)內(nèi)體中，但降低了該區(qū)室中的LC3-II，從而阻礙了自噬體的形成和CCR5的降解[Fig.4F,G]。

Figure 4 CCR5通過(guò)自噬調(diào)節(jié)自身表達(dá)

總結(jié)與展望

在這項(xiàng)研究中，研究人員確定CCL3、CCL4和CCL5及其同源受體CCR5是小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元之間新的有害串?dāng)_的介質(zhì)，該串?dāng)_通過(guò)mTORC1激活抑制神經(jīng)元自噬，并損害易聚集蛋白的清除。

重要的是，MVC能夠逆轉(zhuǎn)CCR5-KO或CCR5藥理學(xué)抑制中自噬介導(dǎo)的神經(jīng)毒性蛋白降解缺陷以及HD和tau病理小鼠模型相關(guān)的功能障礙——這一結(jié)果可能具有重大的臨床意義。

總之，該研究結(jié)果為活化的小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元自噬的非細(xì)胞自主下調(diào)中的作用提供了見解。

參考文獻(xiàn)

Rubinsztein, D., Festa, B. P., Siddiqi, F., Jimenez-Sanchez, M., Won, H., Rob, M., Djajadikerta, A., & Stamatakou, E. (2023). Microglial-to-neuronal CCR5 signalling regulates autophagy in neurodegeneration.

編譯作者：Young（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)）

校審：Simon（brainnews編輯部）

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