近些年來，越來越多的研究指出，在阿爾茨海默病(AD)患者尚未出現症狀的臨床前期，已經出現小膠質細胞吞噬作用，即使功能正常的神經元突觸也會被小膠質細胞吞噬，這一過程被稱作突觸變性[1]。

        雖然許多研究已經證明了多種分子參與這一過程，但小膠質細胞吞噬突觸的誘因，以及如何抑製這一過程，仍有許多未解之謎。

        近期，來自倫敦大學學院Soyon Hong教授及其團隊，在《自然·神經科學》上發表了最新成果[2]。

        他們首次證實，AD小鼠模型中的血管周圍巨噬細胞(PVM)和血管周圍成纖維細胞(PVF)會釋放分泌型磷酸蛋白1(SPP1)，隨後SPP1會誘導腦實質中的小膠質細胞吞噬神經元突觸。敲除AD小鼠模型的SPP1基因後，小膠質細胞吞噬突觸的活動被有效抑製。

        這個研究首次發現了SPP1在血管周圍細胞和小膠質細胞之間的橋梁作用，並證實了這一分子在AD進程中促進突觸變性的重要角色，為調控AD發病過程中突觸變性引入全新靶點，也為抑製AD早期引起的神經係統損傷帶來希望。

        通過敲入攜帶致病性突變NL和F的人源性澱粉樣前體蛋白(APP)基因，Hong教授團隊首先構建了APPNL-F小鼠模型(NLF)。

        這一模型的Aβ初始水平與野生型小鼠(WT)相同，此後Aβ在特定細胞和特定時間內的表達增加，且能有效避免APP過度表達引起的神經毒性，目前在AD的研究中應用較為廣泛。

        Hong團隊對比了6個月的NLF和WT小鼠的小膠質細胞吞噬突觸情況。結果發現在海馬CA1區小膠質細胞特異的溶酶體(CD68陽性P2Y12陽性)中，NLF內Homer1標記的突觸數量約為WT的8倍，這預示著NLF小鼠的小膠質細胞胞體內突觸數量非常高。

        鑒於補體激活經典途徑中的啟動因子C1q，與神經係統中局部小膠質細胞的吞噬活動相關，因此他們也發現在NLF中C1q顆粒的數量顯著升高，且在小膠質細胞(Tmem119陽性)中含量上升。

        這兩個實驗結果證實，小膠質細胞吞噬突觸的行為在AD模型中更加活躍。

        之前有研究指出，外周的巨噬細胞在接受到炎症因子刺激後能夠分泌SPP1，之後SPP1協助巨噬細胞完成吞噬病原的過程[3]。

        那麼SPP1是否在神經係統中扮演著同樣的角色，與小膠質細胞——中樞神經係統的巨噬細胞——吞噬突觸的過程有關?

        為了回答這個問題，Hong團隊通過3D成像技術觀察了兩組小鼠的海馬CA1區，發現NLF組SPP1顆粒的數量較對照組增加了3倍。這一結果被單分子熒光原位雜交(smFISH)和qPCR進一步被證實。

        之後，Hong團隊采用3D重建技術對SPP1進行定位，發現在NLF小鼠中SPP1的分布與葡萄糖轉運蛋白1(GLUT1)陽性的血管關係密切。在AD患者的屍檢標本中，他們觀察到了同樣的結果。

        這說明，表達Spp1基因的細胞應該在血管周圍。他們最終將目標鎖定在血管周圍巨噬細胞(PVM，Cd163陽性，CD206陽性)和血管周圍成纖維細胞(PVF，Pdgfra陽性)上，電鏡實驗進一步證實了上述發現。

        接下來，Hong團隊想知道NLF中SPP1升高與小膠質細胞吞噬突觸增加之間是否存在因果關聯。

        他們首先構建了Spp1基因敲除小鼠模型Spp1KO/KO(Spp1 KO)，並在小鼠腦室內注射Aβ寡聚體(oAβ)，觀察是否能誘發小膠質細胞吞噬突觸的過程。

        結果發現，Spp1 KO的小鼠中C1q顆粒數量和小膠質細胞溶酶體內的突觸數量，與注射過oAβ的WT小鼠相比顯著降低，與注射PBS的Spp1 KO小鼠內小膠質細胞吞噬突觸的數量無顯著差異。

        隨後，Hong團隊讓NLF小鼠模型與Spp1 KO小鼠模型雜交，獲得了Spp1被敲除的AD小鼠模型(APPNL-F·Spp1KO/KO)。

        通過比較APPNL-F·Spp1KO/KO和NLF小鼠，他們發現，在APPNL-F·Spp1KO/KO小鼠中，小膠質細胞內溶酶體相關蛋白的基因表達(Grn和Ctsb)，以及小膠質細胞內吞噬的突觸數量，明顯低於Spp1表達正常的AD小鼠。

        以上實驗結果說明，SPP1是AD小鼠模型突觸變性的重要驅動因子。

        最後，基於單細胞RNA測序數據，他們推定血管周圍的SPP1在AD小鼠模型的海馬區誘導小膠質細胞吞噬狀態。

        總的來說，Hong團隊證實了AD或者外源性oAβ可以促使血管周圍的PVM和PVF分泌SPP1，且SPP1能夠誘導腦實質中的小膠質細胞吞噬突觸，在AD模型中造成突觸變性，而敲除Spp1基因能夠有效抑製小膠質細胞吞噬引起的突觸變性過程，減輕神經係統損傷。

        小膠質細胞吞噬突觸這一過程不僅在AD中活躍，在其他神經和精神係統疾病中也高於正常水平。因此，本研究的意義將來可能會擴展到更廣泛的疾病模型研究中，為AD等神經退行性疾病帶來新的幹預或治療靶點。