阿尔茨海默症(Alzheimer’sdisease,AD)是一种严重的年龄相关的神经退行性疾病，临床症状表现为渐进性的记忆衰退和认知障碍，至今尚无有效的治疗手段。由于细胞的异质性，免疫细胞各亚群在AD的起始和发展过程中的作用及其机制还不清楚。以色列威兹曼科学院IdoAmit团队的科学家通过细胞分选及单细胞转录组测序技术获得野生型和AD转基因小鼠（Tg-AD）脑中的所有免疫细胞群，发现了对神经元具有潜在保护作用的一类小神经胶质细胞（disease-associatedmicroglia,DAM），有望成为阿尔兹海默症病程的新靶点。该研究结果发表在年6月出版的“Cell”杂志上（Keren-ShaulH,etal.AUniqueMicrogliaTypeAssociatedwithRestrictingDevelopmentofAlzheimer’sDisease.Cell.,(7):-）。
图1.通过单细胞转录组测序技术发现了具有神经保护作用的小神经胶质细胞
1.鉴定与AD相关的新型小神经胶质细胞
作者首先收集5XFAD转基因小鼠与WT小鼠大脑所有的免疫细胞（CD45+）进行大规模平行单细胞RNA-seq(MARS-seq)，使用无监督图像聚类分析方法（PhenoGraph）将所收集到的所有细胞进行分类。此种方法除了识别出相关的一些单核细胞、巨噬细胞，还发现了两小类小神经胶质细胞，这两种细胞仅在AD小鼠中存在，研究者将其定义为疾病相关的小神经胶质细胞（DAM）。DAM与普通的小神经胶质细胞相比，嘌呤受体基因P2ry12/P2ry13,Cx3cr1和Tmem表达下调，AD相关的基因如Apoe,Ctsd,Lpl，Tyrobp和Trem2上调。
图2.MARS-seq筛选出的分子基因型对应相应的表型
2.AD进程中DAM的动态
为研究AD不同阶段中DAM的状态，作者分别对1,3,6,8月龄的5XFAD小鼠进行单细胞RNA-seq。发现从3月龄开始小神经胶质细胞向DAM转换变的更加频繁，并伴随着P2ry12/13和Cx3cr1基因的下调及Tyrobp和Apoe基因的上调。8月龄中的DAM更多。
图3.AD模型小鼠随着年龄增加,DAM增加
3.DAM聚集在Aβ沉积物周围
采用免疫组化和单分子荧光原位杂交（smFISH）技术对DAM的空间定位进行了研究，结果显示，在6月龄AD小鼠中DAM主要分布在Aβ沉积物周围。
图4.DAM聚集在Aβ沉积物周围
4.DAM激活是由Trem2非依赖性机制所触发
通过分析单细胞数据，作者发现Tyrobp（Tyro蛋白酪氨酸激酶结合蛋白）和Trem2(髓系细胞2中表达触发受体)均可以诱导DAM。而Trem2突变是导致AD的危险因素，所以作者使用Trem2+/+5XFAD，Trem2-/-5XFAD及各自的对照小鼠，收集全脑的CD11c和CD11b免疫细胞，得到了三种不同组的小神经胶质细胞：稳态，中间态和DAM。在Trem2-/-样品中完全没有DAM，但是存在大量的中间态小神经胶质细胞。而两组对照小鼠中只有稳态小神经胶质细胞,而Trem2+/+则各种状态的小神经胶质细胞均存在。因此，DAM的起始是Trem2非依赖性，但随后的进展是Trem2依赖性的。
图5.DAM激活是由Trem2非依赖性机制所触发
DAM激活的第二阶段包括脂代谢途径的增强和吞噬相关基因的上调，相应AD中的Aβ斑块的清除作用加强。重要的是，DAM激活过程中所涉及的大多数基因对AD病程具有缓解作用。另外，DAM激活现象并非AD独有，在发生在其他神经退行性疾病如肌萎缩侧索硬化症中，暗示小神经细胞独特的检查点的封闭可能也是其它神经退行性疾病的重要靶点。
图6.DAM的两步激活过程
综上所述，本文揭示了小神经胶质细胞在AD病理进程中的激活和特化机制，为AD及其它神经退行性疾病的治疗提供新的药物靶点。
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