隨著老齡化人口的增多，神經退行性疾病，例如阿爾茨海默病（AD），已經成為世界上最重大的公共健康問題之一。

神經退行性疾病通常是由于中樞神經系統(tǒng)中神經毒性物質的累積所導致的，包括β淀粉樣蛋白（Aβ）和髓鞘碎片等，這些神經毒性物質的累積會促進神經元的損傷和死亡，從而導致認知衰退、運動缺陷、精神障礙等癥狀。

小膠質細胞是中樞神經系統(tǒng)中的吞噬細胞，負責清除這些神經毒性物質，從而保護神經元，但是，人們對于調控小膠質細胞神經保護功能的關鍵分子仍然知之甚少。

近日，由美國弗吉尼亞大學的John R. Lukens領銜的研究團隊，在國際頂級雜志《細胞》發(fā)表關于神經退行性疾病的最新研究成果[1]。

他們發(fā)現小膠質細胞中的脾酪氨酸激酶（SYK）對于其清除Aβ至關重要，在小膠質細胞中敲除SYK會加劇Aβ沉積、AD相關的神經病理以及認知缺陷，而激活SYK可以抑制Aβ累積。

他們還發(fā)現，SYK也調節(jié)小膠質細胞吞噬髓鞘碎片，影響多發(fā)性硬化癥。

總的來說，這項研究揭示了SYK是小膠質細胞在神經退行性疾病中發(fā)揮神經保護功能的關鍵分子，未來有望通過靶向SYK來增強小膠質細胞活性，開發(fā)神經退行性疾病的新療法。

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SYK被人們熟知的功能是在適應性免疫受體信號轉導中的功能[2]，但是除此之外，SYK也有許多其他的生物學功能，例如它也是小膠質細胞表面受體TREM2、CD33和CD22下游信號通路的核心激酶[3–5]。

2017年的一項研究發(fā)現，在包圍Aβ等神經毒性物質的小膠質細胞中，SYK會被激活[6]，這一發(fā)現激發(fā)了研究人員的興趣。

為了研究SYK在小膠質細胞中的功能，Lukens團隊首先構建了小膠質細胞SYK誘導性敲除的小鼠Sykfl/flCx3cr1ERT2Cre（下文簡稱為SykΔMG），然后他們將AD模式小鼠（5xFAD）與SykΔMG小鼠雜交，得到5xFAD SykΔMG小鼠。

在小鼠斷奶之后，他們用含有他莫西芬的食物喂養(yǎng)小鼠兩周，誘導Syk敲除，隨后恢復正常飲食，使得外周組織中表達Cx3cr1的免疫細胞可以恢復Syk表達，而長壽的小膠質細胞仍然是Syk敲除的細胞。

他們在5xFAD SykΔMG小鼠5個月時檢測它們大腦中的Aβ水平，結果發(fā)現在小膠質細胞中敲除Syk之后，大腦中Aβ累積顯著增加，并且Aβ更偏向于絲狀，緊實程度下降。

小膠質細胞可以幫助將可溶性Aβ壓縮成惰性不溶性纖維，最終形成緊實的斑塊。為了檢測小膠質細胞SYK對于可溶性和不溶性Aβ的影響，他們利用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）和其他多種方法將Aβ根據溶解度分離，發(fā)現敲除了SYK之后，可溶性Aβ水平升高，而不溶性Aβ水平下降，說明小膠質細胞壓縮Aβ能力降低。

小膠質細胞中敲除SYK促進AD小鼠大腦中Aβ累積

那么小膠質細胞中的SYK是否會影響神經元健康呢？

于是Lukens團隊進行了進一步檢測，發(fā)現敲除小膠質細胞中的SYK之后，在5個月大的5xFAD SykΔMG小鼠大腦中，Aβ斑塊附近的營養(yǎng)不良神經突比例顯著增加，下丘腦中神經元死亡數目增加，因此，小膠質細胞中的SYK活性對于維持神經元健康至關重要。

為了進一步研究小膠質細胞SYK活性對于大腦功能的影響，他們對4個月大的5xFAD和5xFAD SykΔMG小鼠進行了莫里斯水迷宮實驗，以評估其空間學習記憶能力，發(fā)現敲除小膠質細胞SYK之后，小鼠空間學習記憶能力顯著下降。

考慮到有些AD患者會出現更多的冒險行為，于是他們進行了高架十字迷宮實驗，來評估小鼠的冒險探索行為，發(fā)現敲除小膠質細胞SYK之后，小鼠的冒險探索行為顯著增加。

小膠質細胞SYK影響AD小鼠的學習記憶和冒險行為

那么SYK是如何影響小膠質細胞的呢？

接下來，Lukens團隊首先檢測了5xFAD和5xFAD SykΔMG小鼠大腦皮層和下丘腦中小膠質細胞的數目，發(fā)現5xFAD SykΔMG小鼠大腦皮層和下丘腦中小膠質細胞數目較少，包圍Aβ斑塊的小膠質細胞也更少。

有趣的是，小膠質細胞數目減少這一現象只在5xFAD SykΔMG小鼠中看到，在野生型背景下的SykΔMG小鼠中并沒有這一表型，提示小膠質細胞數目的減少可能是Aβ介導的。

接下來他們檢測了小膠質細胞的增殖情況，發(fā)現在5xFAD SykΔMG小鼠中小膠質細胞增殖水平下降。

敲除SYK抑制小膠質細胞增殖

由于Aβ會導致小膠質細胞激活，因此Lukens團隊進一步檢測了SYK是否會影響Aβ激活小膠質細胞。

我們都知道，靜息態(tài)的小膠質細胞通常具有很多分支，而激活的小膠質細胞的分支減少，呈變形蟲樣形態(tài)。而Lukens團隊發(fā)現，5xFAD SykΔMG小鼠大腦皮層和下丘腦中，小膠質細胞的分支更多，說明敲除SYK抑制了Aβ誘導的小膠質細胞激活。

敲除SYK抑制小膠質細胞激活

此外，在神經退行性疾病中，小膠質細胞會上調一系列轉錄程序，轉變成為疾病相關小膠質細胞（DAM），Lukens團隊進行了RNA測序，結果顯示，5xFAD SykΔMG小鼠的小膠質細胞中，與DAM相關的許多基因都顯著下調，說明敲除SYK會抑制小膠質細胞轉變成DAM。

之前的研究表明，PI3K/AKT信號通路調控小膠質細胞向DAM的轉變，于是他們又檢測了PI3K/AKT信號通路的18個支路中蛋白的磷酸化水平，發(fā)現其中的一條支路，GSK3β和AKT的磷酸化水平在SYK敲除后顯著下降，而GSK3β是一個與家族性AD相關的風險基因，因此SYK可能調控GSK3β影響AD病理進程。

既然SYK影響小膠質細胞向DAM轉變和Aβ的累積程度，那么SYK是否直接影響小膠質細胞的吞噬作用呢？

為了回答上述問題，他們檢測了小膠質細胞吞噬Aβ的能力，發(fā)現敲除SYK后，小膠質細胞攝取和吞噬Aβ能力降低，而外源激活SYK信號通路可以促進吞噬Aβ，因此，小膠質細胞的吞噬能力受SYK調控。

敲除SYK抑制小膠質細胞吞噬Aβ

此外，他們也探究了小膠質細胞SYK在另一種神經退行性疾病，多發(fā)性硬化癥（MS）中的作用，發(fā)現在MS模式小鼠中，SYK敲除也會降低小膠質細胞吞噬能力，抑制小膠質細胞向DAM轉變，并促進損傷髓鞘碎片的累積。

總的來說，這項研究發(fā)現，在神經退行性疾病AD和MS中，SYK是小膠質細胞行使神經保護功能的關鍵分子，敲除小膠質細胞中的SYK會促進神經毒性物質累積，加劇認知功能衰退。

這項研究為治療AD和MS提供了一個新的思路和靶點，希望未來通過開發(fā)靶向小膠質細胞中的SYK信號通路的療法，可以幫助到飽受神經退行性疾病折磨的患者。

參考文獻：

1.Ennerfelt H, Frost EL, Shapiro DA, et al. Article SYK coordinates neuroprotective microglial responses in neurodegenerative disease Article SYK coordinates neuroprotective microglial responses in neurodegenerative disease. Cell. Published online 2022:1-18. doi:10.1016/j.cell.2022.09.030

2.Mócsai A, Ruland J, Tybulewicz VLJ. The SYK tyrosine kinase: a crucial player in diverse biological functions. Nat Rev Immunol. 2010;10(6):387-402. doi:10.1038/nri2765

3.Clark EA, Giltiay N V. CD22: A Regulator of Innate and Adaptive B Cell Responses and Autoimmunity. Front Immunol. 2018;9:2235. doi:10.3389/fimmu.2018.02235

4.Wi?feld J, Nozaki I, Mathews M, et al. Deletion of Alzheimer’s disease-associated CD33 results in an inflammatory human  microglia phenotype. Glia. 2021;69(6):1393-1412. doi:10.1002/glia.23968

5.Yao H, Coppola K, Schweig JE, Crawford F, Mullan M, Paris D. Distinct Signaling Pathways Regulate TREM2 Phagocytic and NFκB Antagonistic  Activities. Front Cell Neurosci. 2019;13:457. doi:10.3389/fncel.2019.00457

6.Schweig JE, Yao H, Beaulieu-Abdelahad D, et al. Alzheimer’s disease pathological lesions activate the spleen tyrosine kinase. Acta Neuropathol Commun. 2017;5(1):69. doi:10.1186/s40478-017-0472-2