小胶质细胞吞噬模型的建立及初步应用文献综述

 2023-02-08 09:02

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、课题的研究背景、意义和目的

胶质细胞是广泛分布在中枢和周围神经系统中的支持细胞，在中枢神经系统中，胶质细胞主要包括星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞。小胶质细胞是脑内的主要免疫反应细胞，在保持脑内稳态平衡和保护人脑免受感染与损伤方面发挥重要的作用，构成了脑内免疫防护的第一条防线[1]。小胶质细胞可以防止中枢神经系统受到损伤和病原体的侵入，协助大脑进行对正常机体组织的维护和对细胞碎片的处理。其每隔几个小时就会对整个大脑进行一次快速的扫描，监测脑内环境变化，并通过释放分泌因子或吞噬作用做出反应[2]。

小胶质细胞在胚胎的早期阶段就存在于中枢神经系统中，并随个体的生长发育不断增殖，最终占成年后中枢神经系统总细胞量的5%-15%[3]。小胶质细胞分为不同的表型，如经典型（M1）、替代激活型（M2）等[4]。其在人类大脑发育期作用广泛，包括协助神经祖细胞进行增殖与扩增[5]、指导神经前体细胞迁移和分化[6]以及改善成年神经细胞生存环境[7]等。在发育完整的大脑内也同样发挥重要的作用，如调节神经元的数量、位置以及连接性，促进别种神经胶质细胞生成和髓鞘形成[8]等。此外，小胶质细胞还是中枢神经系统中的吞噬细胞，可吸收和水解可溶性和原纤维形式的beta;-淀粉样蛋白（beta;-Amyloid，Abeta;）[9]。 由此可以推断小胶质细胞将会成为治疗阿尔兹海默症（Alzheimers diseases，AD）的热门靶点[10]。

AD是一种神经退行性疾病，为痴呆症中较为常见的一种，约占痴呆症的70％~80％[11]，其临床症状主要表现为进行性记忆丧失、学习能力受损以及性格改变。AD的病理学特征主要表现为：胞外Abeta;异常沉积形成老年斑（senile Plaque，SP）和胞内tau蛋白过度磷酸化形成神经元纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFTs）。另外还存在小胶质细胞的异常激活，反应性星形胶质细胞和各类神经元的丢失[12]等现象。AD的发病机制尚不明确，存在许多假说。目前，许多研究显示，AD的主要触发因素为脑中毒性蛋白Abeta;的产生和清除之间不平衡[13]，以及由此导致的脑内淀粉样沉积异常增多。不仅如此，Abeta;的异常沉积还会引发下游效应，包括持续的慢性神经炎症、tau蛋白过度磷酸化以及突触和神经元的丧失，最终导致严重的脑萎缩以及认知能力下降[14]。目前，提高Abeta;的清除率成为治疗AD的一种十分有效的策略。

近年来，对于小胶质细胞的研究都注重于其释放的抗炎细胞因子，生长因子，趋化因子和其分泌的神经营养蛋白[15]。然而，关于小胶质细胞吞噬作用的研究很少。吞噬作用是小胶质细胞最特殊的功能之一，其可以通过吞噬作用清除已经死亡的细胞碎片和垂死状态的神经细胞，从而在大脑发育或疾病过程中维持脑内中枢神经系统的稳态[16]。研究显示，小胶质细胞会在Abeta;沉积的斑块周围形成保护性屏障，从而防止Abeta;1-42原纤维堆积及由此引发的局部神经损伤。在AD的早期阶段，小胶质细胞功能未被异常激活，健康的小胶质细胞可通过吞噬作用和蛋白水解作用有效清除脑内的纤维状可溶性Abeta;，成为防御Abeta;毒性作用的第一道防线。因此，增强小胶质细胞对Abeta;斑块的富集作用以及对Abeta;的吞噬作用已经成为了当下治疗AD的研究热点。

许多蛋白质在介导小胶质细胞对Abeta;斑块的富集与吞噬作用中起到关键作用，其中就包括N-乙酰氨基葡萄糖转移酶III（N-acetylglucosamine transferase，GnT-III）。GnT-III是合成高度多样化和复合支化的N-聚糖结构的关键酶，其以尿苷二磷酸-N-乙酰葡糖胺（uridine dipho-sphate N-acetylglucosamine，UDP-GlcNAc）作为供体底物，合成并将N-乙酰葡萄糖胺（N-acetyl glucosamine，NAc）转移至聚糖或丝氨酸/苏氨酸上合适的羟基位置上[17]。研究显示，GnT-III的过度表达在体内外均具有抑制癌细胞转移的潜能，其抗癌能力主要归因于膜粘附蛋白（如钙黏蛋白与整合素）上存在平分型N-糖链，这种糖链修饰可以调节蛋白功能，从而影响癌细胞之间以及细胞与细胞外基质蛋白之间的粘附关系[18]。除此之外，还有研究发现，GnT-III生成的平分型N-糖链可表面修饰beta;-淀粉样蛋白前体蛋白（beta;-amyloid precurder protein，APP）beta;位点剪切酶1（beta;-Site APP-Cleaving Enzyme 1，BACE1），平分型N-糖链的修饰影响APP和BACE1在溶酶体的定位与迁移[19]，且抑制GnT-III也可以减少APP与其催化酶BACE1迁移至同一处[20]，通过以上调研，可以推测GnT-III可能会影响Abeta;斑块的形成并促进小胶质细胞迁移至斑块附近同时发挥吞噬作用。

但是目前，对于GnT-III研究的内容主要集中于其对Abeta;的直接抑制作用，对于其对小胶质细胞吞噬作用的影响研究较少，缺乏必要的事实论据。本课题拟设计一种高效稳定的Abeta;1-42寡聚体的FITC标记方法，以此为底物建立成熟的体外小胶质细胞吞噬模型，同时使用该模型考察GnT-III对小胶质细胞吞噬能力的影响，为研究GnT-III调控AD的具体机制提供基础。

参考文献：

[1].Fu, A.K., et al., IL-33 ameliorates Alzheimers disease-like pathology and cognitive decline. Proc Natl Acad Sci U S A, 2016. 113(19): p. E2705-13.

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