阿尔茨海默病小鼠模型中胶质淋巴清除抑制背景下小胶质细胞对β-淀粉样斑块形成的早期预防作用

作者及发表信息
本研究由南京医科大学全球健康中心神经退行性疾病江苏省重点实验室的Weixi Feng、Yanli Zhang、Ze Wang等团队完成，通讯作者为Junying Gao和Ming Xiao。论文于2020年发表在开放获取期刊*Alzheimer’s Research & Therapy*（DOI: 10.1186/s13195-020-00688-1）。

学术背景
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是一种以β-淀粉样蛋白（Aβ）异常聚集为特征的神经退行性疾病。Aβ的清除机制包括酶降解、小胶质细胞吞噬、血脑屏障转运及胶质淋巴系统（glymphatic system）清除，但各系统在AD病理进程中的贡献及代偿关系尚不明确。本研究聚焦于胶质淋巴系统关键水通道蛋白AQP4（aquaporin 4）缺失对Aβ清除的影响，并探讨小胶质细胞与胶质淋巴系统的协同作用。

研究流程与方法
1. 动物模型构建
- 研究对象：3月龄APP695/PS1-dE9转基因小鼠（APP/PS1）、野生型小鼠（WT）、AQP4敲除小鼠（AQP4−/−）及双转基因AQP4−/−/APP/PS1小鼠。
- 基因型验证：通过杂交繁育获得四组基因型小鼠，每组样本量≥4。

1. 胶质淋巴功能评估

   • 荧光示踪实验：
     
     • 脑池注射：将Texas Red-右旋糖酐（TR-D3）注入小鼠脑池，30分钟后检测其脑实质分布。结果显示，AQP4−/−和APP/PS1小鼠的TR-D3流入显著减少，双转基因小鼠进一步恶化（p<0.001）。
       
     • 纹状体注射：1小时后检测深颈淋巴结（dCLNs）中TR-D3含量，发现AQP4缺失显著抑制大分子清除（p<0.001）。
       

2. Aβ病理学分析

   • 免疫荧光与Western blot：检测脑皮质中Aβ1–40、总Aβ（Aβ1–16）及神经元内Aβ积累。结果显示，AQP4−/−/APP/PS1小鼠神经元内Aβ聚集增加，但无斑块沉积。
     
   • 酶活性检测：胰岛素降解酶（IDE）活性在双转基因小鼠中上调（p<0.001），而脑啡肽酶（NEP）无变化。
     

3. 小胶质细胞功能干预

   • 氯膦酸盐脂质体局部注射：选择性清除额叶皮质小胶质细胞。5天后，AQP4−/−/APP/PS1小鼠出现Aβ斑块沉积（p<0.001），而APP/PS1小鼠无此现象。
     
   • AAV介导APOE siRNA敲降：下调载脂蛋白E（APOE）表达后，神经元内Aβ水平显著降低（p<0.001）。
     

4. 数据统计

   • 采用SPSS 16.0进行ANOVA及Tukey事后检验，数据以均值±标准误表示。

主要结果
1. 胶质淋巴功能障碍加剧Aβ积累
AQP4缺失导致APP/PS1小鼠脑内Aβ清除效率下降，但未直接引发斑块形成（图2）。神经元内Aβ寡聚体水平升高（p<0.05），提示细胞内积累为斑块形成的前期事件。

1. 小胶质细胞的代偿性激活
   双转基因小鼠皮质中，小胶质细胞标记物IBA1及吞噬标志物CD68/LAMP1表达增加（p<0.01），且Aβ与溶酶体共定位显著（图3）。微胶质细胞清除后，斑块迅速沉积，证实其关键保护作用。

2. APOE的调控作用
   AQP4缺失导致APOE在神经元和星形胶质细胞内积累（p<0.001），而APOE敲降减少Aβ负荷（图5），表明胶质淋巴系统通过清除APOE间接调控Aβ代谢。

结论与意义
本研究揭示了AD早期阶段中，胶质淋巴系统与小胶质细胞通过协同作用预防Aβ斑块形成的机制：
- 科学价值：首次阐明AQP4依赖性胶质淋巴清除与微胶质吞噬功能的代偿关系，为AD早期干预提供新靶点。
- 应用价值：保护胶质淋巴或微胶质功能可能延缓AD发病，尤其是针对APOE ε4携带者的个性化治疗。

研究亮点
1. 创新方法：结合双转基因模型与局部细胞清除技术，明确小胶质细胞在AQP4缺失背景下的关键作用。
2. 重要发现：IDE活性上调是微胶质细胞代偿的核心机制，补充了传统Aβ降解途径的认知。
3. 临床启示：提出“双系统保护”策略（胶质淋巴+微胶质），为AD预防提供新思路。

其他价值
研究还发现APOE/Aβ复合物的积累受胶质淋巴调控，为解释APOE ε4基因型的高风险机制提供了实验依据。