这次介绍的论文是这一篇。
Microglial-to-neuronal CCR5 signaling regulates autophagy in neurodegeneration
B. P. Festa, F. H. Siddiqi, M. Jimenez-Sanchez, H. Won, M. Rob, A. Djajadikerta, et al.
Neuron 2023
DOI: 10.1016/j.neuron.2023.04.006
简单说明一下……
- 小胶质细胞是存在于中枢神经系统中、类似于巨噬细胞的免疫细胞。它们广泛存在于脑和脊髓的组织内，通过摄取并分解异物和细胞废物，在维持和修复神经细胞的健康以及调控炎症反应等方面发挥着重要作用。
- 神经元即神经细胞，是构成神经系统的基本细胞之一。神经系统包括脑和脊髓等中枢神经系统以及周围神经系统，而神经元在这两种神经系统中都存在。神经元由细胞体、树突、轴突、突触等构成，承担着传递信息的作用。
- 自噬是指将存在于细胞内的细胞器、蛋白质、细胞质等废物分解并再利用的一种细胞内回收系统。自噬作为细胞应对营养不足和应激等环境变化的机制之一而为人所知，参与各种各样的细胞功能。一方面，过度的自噬可能会破坏正常的细胞功能；另一方面，不足的自噬则已知会引起废物堆积、诱导细胞死亡等各种问题。
- 亨廷顿病是一种遗传性神经退行性疾病，症状表现为运动障碍和认知功能下降等。已知亨廷顿病的致病基因 Htt 基因的突变会引起自噬异常。由于 Htt 基因的突变，自噬的调控变得不足，废物和蛋白质在细胞内堆积。这种堆积可能会引起亨廷顿病中神经细胞的死亡和神经系统的功能障碍。
- 本论文阐述了活化的小胶质细胞在抑制对神经元有害的神经元自噬中的作用。来源于小胶质细胞的 CCL-5/-4/-3 激活神经元的 CCR5，从而抑制神经元的自噬；在亨廷顿病和 tau 蛋白病小鼠的脑中，CCR5 和 CCL-3/-4/-5 均增加。
是如何进行实验的？
这是使用小鼠的动物实验。
本论文中使用的方法包括：
- 生成 MRFP-GFP-LC3（交通灯（Tfl））小鼠。交通灯（Tfl）小鼠的生成包括：利用基因工程技术将荧光染料导入特定细胞，制作出经过改造、可使这些细胞可视化的小鼠。由此，便能够研究活体内细胞的行为和相互作用。
- LC3 用两种颜色标记，MRFP 为红色，GFP 为绿色；这是因为 LC3 以 GFP 和红色荧光蛋白（mRFP）进行双重标记，可以区分未酸化的自噬体（红色和绿色＝黄色）与酸化的自噬溶酶体（仅红色）。由于溶酶体 pH 较低时 GFP 的荧光会更快淬灭，因此可以评估自噬流。关于自噬流的说明见下文。
- 通过 PCR 将 MRFP-GFP-LC3 从 pMRFP-EGFP-RLC3 亚克隆到 PCAGG。亚克隆是一种基因工程技术，指的是切出特定的 DNA 片段（如基因或启动子等）并将其插入到另一个质粒载体中的操作。由此，便能够以可用于研究或基因改造的形式取出目的基因。
- 通过 Western 印迹评估 MRFP-GFP-LC3 蛋白的表达水平
- 通过脑、肌肉、组织的印迹，以及对新鲜冷冻组织进行冷冻切片并直接观察荧光水平。
自噬（autophagy）流是表示自噬整个过程的指标，用于评估通过自噬进行的细胞内物质分解与再利用的动力学。自噬是这样一种生理过程：在应激条件下或营养不足时，细胞分解并再利用不需要的或受损的细胞内结构和蛋白质，从而再利用能量和组成成分。
自噬由以下主要步骤构成。
- 自噬体的形成：形成包裹细胞内蛋白质和细胞器的双层膜结构体。
- 与溶酶体融合：自噬体与溶酶体融合，形成自噬溶酶体（autolysosome）。
- 分解与再利用：在自噬溶酶体内，内含物被溶酶体酶分解，其组成成分在细胞内被再利用。
自噬流通过评估从自噬体的形成到分解与再利用的一系列过程，可以测定自噬的活性程度和效率。在评估自噬流时，会使用蛋白质荧光标记、Western 印迹、基因表达分析等方法。
得到了什么样的结果？
本研究的结果发现，活化的小胶质细胞会抑制对神经元有害的神经元自噬。在本研究中，来源于小胶质细胞的 CCL-5/-4/-3 激活了神经元的 CCR5，从而抑制了神经元的自噬。研究者们还发现，在亨廷顿病和 tau 蛋白病小鼠的脑中，CCR5 和 CCL-3/-4/-5 均增加，这表明该通路可能参与了这些疾病的发病机制。
此外，本研究还发现，给予抑制 CCR5 的药物，可以阻止 mTORC1 的激活、LC3-II 的降低以及 HeLa CCR5-GFP 细胞中 mHTT 的堆积，这提示以该通路为靶点可能成为神经退行性疾病的潜在治疗策略。
这项研究今后会怎样？
可以考虑的方向包括：研究 CCR5 在其他神经退行性疾病中的作用、确定调节神经元自噬的其他因素，以及探索以该通路为靶点作为神经退行性疾病治疗策略的可能性。
这表明，要判断这一发现能否应用于临床，还需要进一步的研究。
感想
自噬在组织修复中是一种极其重要的机制。在干细胞治疗、外泌体治疗中，我也对这种自噬的参与抱有极大的兴趣。我想我还会继续学习下去。
英文摘要
Microglia-to-neuronal CCR5 signaling regulates autophagy in neurodegeneration
In neurodegeneration diseases, microglia switch to an activated state, which results in excessive secretion of pro-inflammatory factors. Our work aims to investigate how this paracrine signaling affects neuronal function. Here, we show that activated microglia mediate non-cell-autonomous inhibition of neuronal autophagy, a degenerative pathway critical for removal toxic, aggregate-prompt proteins accumulating in neurodegenerative disease. We found that the microglia-derived CCL-3/-4/-5 bind and activate neural CCR5, which in turn promotes mTORC1 activation and disrupts autophagy and aggregate-protein clearance. CCR5 and its cognate chemokines are upregulated in the brains of pre-manifesting mouse models for Huntington’s disease (HD) and tauopathy, suggesting a pathological role of this microglia-neuronal axis in the early phase of these disease. CCR5 upregulation is self-sustaining, as CCL5-CCR5 autophagy inhibition impairs CCR5 degradation itself. Finally, pharmacological or genetic inhibition of CCR5 rescues mTORC1 hyperactivation and autophagy dysfunction, which ameliorates HD and tau pathologies in mouse models.
2.62531017