文献解读 | sTREM2有望改善AD患者的tau磷酸化和认知障碍

阿尔茨海默病(AD)是一种常见的神经系统疾病，其特征是认知能力下降，记忆丧失和语言障碍，通常发生在老年人中，但年轻人也可能会患上这种疾病，患者可能会出现记忆衰退、认知障碍、语言障碍和行为异常等症状。阿尔茨海默病的病因尚未完全明确，但研究表明，它与遗传、年龄和生活方式等因素有关；其病理特征是由淀粉样蛋白β(Aβ)组成的细胞外聚集体和由过度磷酸化的tau组成的神经元内神经纤维缠结(NFT)。研究表明，小胶质细胞在AD发生和发展过程中可能扮演着复杂的角色，并通过细胞-细胞信号通路感知神经元活动并调节神经元功能。

TREM2来自髓样细胞触发受体家族 (Triggering receptors expressed on myeloid cells，TREMs)，是免疫球蛋白超家族的跨膜受体，仅在骨髓细胞中表达，例如中枢神经系统(CNS)中的小胶质细胞，有研究显示，TREM2的罕见变异会使得AD的风险增加2-3倍，但它在tau病理中的作用则需要进一步研究。

2023年10月21日，武汉大学人民医院张振涛教授团队在Nature Communications上发表题为“Soluble TREM2 ameliorates tau phosphorylation and cognitive deficits through activating transgelin-2 in Alzheimer’s disease”的研究论文，该研究发现神经元上表达的肌动蛋白结合蛋白-2 (Transgelin-2，TG2) 是sTREM2的受体，sTREM2-TG2相互作用介导了小胶质细胞和神经元之间的串扰，sTREM2及其活性多肽可能成为包括AD在内Tau蛋白病的潜在治疗干预手段。

主要研究结果 (Results)：

1、体外研究显示sTREM2通过抑制GSK3β抑制tau蛋白的过度磷酸化

研究团队构建了稳定高表达GFP-Tau的HEK293细胞系，并用Fc载体、热灭活sTREM2或sTREM2(40nM)处理细胞，结果显示sTREM2减少了S202、S396、T181和S404残基的tau磷酸化，针对其中变化最显著的位点S202和S396进行进一步研究，结果显示sTREM2对tau磷酸化的抑制作用呈剂量依赖。

已知上述四种tau位点是糖原合成酶激酶3β(Gsk3β)的靶点，研究团队检测了在sTREM2存在下Gsk3β的活性，发现sTREM2以浓度依赖的方式显著降低Y216位GSK3β的磷酸化，表明sTREM2能够诱导GSK3β活性降低。

图 sTREM2在体外抑制tau蛋白过度磷酸化

2、sTREM2与TG2存在相互作用且sTREM2通过激活TG2抑制tau磷酸化

研究团队采用了Fc标记的重组sTREM2进行亲和纯化实验，从SH-SY5Y细胞膜中提取相互作用的蛋白。通过Western blotting和质谱仪分析，鉴定了与sTREM2相互作用的候选受体，其中包括TG2。进一步的实验证实了sTREM2与TG2在神经细胞膜上的结合，并且在AD患者和tau P301S小鼠的脑切片中，TG2和sTREM2与神经元和胶质标记物共定位。实验证明了sTREM2与TG2在细胞表面的相互作用，而TG2的敲除减弱了sTREM2与神经元的附着。

图 MAP2、TG2和sTREM2在AD患者和tau P301S小鼠海马中的共定位染色

为了进一步研究TG2是否参与sTREM2对tau磷酸化的调节，研究团队使用了TG2激动剂TSG12处理HEK293-tau细胞，发现TSG12显著降低了HEK293-tau细胞中p-tau S202和S396的水平，并抑制了GSK3β的激活。类似的结果在原代神经元中也得到观察，表明TG2激动剂在抑制tau磷酸化方面与sTREM2类似。研究团队使用shRNA敲除了HEK293-tau细胞或tau P301S小鼠原代神经元中的TG2，然后用sTREM2处理细胞，发现在没有TG2的情况下，sTREM2对tau磷酸化和GSK3β激活的影响被取消。这些结果表明，TG2对于sTREM2抑制tau磷酸化是必需的。后续的研究中团队进行了对TG2在S188处诱导RhoA磷酸化，从而失活RhoA-ROCK通路的研究，探讨并发现sTREM2是通过激活TG2-Rho-ROCK通路来抑制tau磷酸化。

图 sTREM2调控tau蛋白磷酸化的潜在机制示意图

3、sTREM2减轻tau P301S小鼠tau蛋白过度磷酸化和记忆丧失

研究团队通过将编码EGFP-sTREM2或EGFP载体的AAVs注射到3月龄tau P301S小鼠的海马区，观察到在7个月时EGFP和EGFP-sTREM2在海马区的强表达。与对照组小鼠相比，注射AAV-sTREM2的tau P301S小鼠海马区tau蛋白的磷酸化程度明显改善。sTREM2对tau P301S小鼠GSK3β活性也有抑制作用。电子显微镜显示，sTREM2对tau P301S小鼠的海马突触丢失具有保护作用。行为学测试结果显示，注射AAV-EGFP-sTREM2的tau P301S小鼠在水迷宫测试中表现出更好的记忆，且表现出场兴奋性突触后电位(fEPSCs)的长时程增强(LTP)提高。这些结果表明，sTREM2逆转了tau P301S小鼠的tau病理、突触功能障碍和认知障碍。

图 海马区突触的电镜结果图

4、TG2在调节sTREM2的有益效应中起着关键作用

研究团队通过注射AAV-EGFP-shRNA-TG2到tau P301S小鼠海马区成功下调了TG2的表达。结果显示，sTREM2对tau磷酸化的抑制作用依赖于TG2，并且sTREM2通过调节RhoA-ROCK-GSK3β通路发挥作用。电镜结果显示sTREM2在对照组小鼠中对海马突触丢失具有保护作用，而在抑制TG2的小鼠中失去了这种保护效果。此外，TG2的敲除减弱了sTREM2对突触密度的保护作用，强调了TG2在调节sTREM2的有益效应中的关键作用。

5、sTREM2活性多肽抑制tau P301S小鼠tau病理

研究团队合成了4个基于sTREM2(77-105)的短肽，其中多肽1（氨基酸77-89）显著抑制tau的磷酸化，类似于sTREM2。为了进一步评估多肽1对tau P301S小鼠tau蛋白过度磷酸化的影响，研究团队将FITC标记的多肽注射到小鼠腹膜内，确认多肽1具有脑渗透性，并且在不同大脑区域可检测到。多肽1与神经元上的TG2有相互作用。接着，在3月龄的tau P301S小鼠腹膜注射Tat-sTREM2(77-89)或Tat-sTREM2(89-77)，连续4个月后进行分析。结果显示，多肽1显著抑制了海马区tau的磷酸化以及Gsk3β和RhoA的激活，改善了突触丢失。在行为测试中，服用多肽1的小鼠表现出更好的学习记忆功能。电生理研究还发现，注射多肽1的小鼠的突触功能高于注射反转肽的小鼠。总体而言，sTREM2活性多肽有望改善tau P301S小鼠的tau病理、突触功能障碍和认知障碍。

图 小鼠海马免疫组化染色与定量

结语：

综上所述，研究团队发现小胶质细胞分泌sTREM2，这可能在tau蛋白病中起保护作用，并且设计了一种多肽来摸拟sTREM2的保护作用，有望成为AD的潜在治疗干预手段。

参考文献：

Zhang X, Tang L, Yang J, Meng L, Chen J, Zhou L, Wang J, Xiong M, Zhang Z. Soluble TREM2 ameliorates tau phosphorylation and cognitive deficits through activating transgelin-2 in Alzheimer's disease. Nat Commun. 2023 Oct 21;14(1):6670. doi: 10.1038/s41467-023-42505-x. PMID: 37865646; PMCID: PMC10590452.

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