文獻解讀 | sTREM2有望改善AD患者的tau磷酸化和認知障礙

阿爾茨海默病(AD)是一種常見的神經系統疾病，其特征是認知能力下降，記憶喪失和語言障礙，通常發生在老年人中，但年輕人也可能會患上這種疾病，患者可能會出現記憶衰退、認知障礙、語言障礙和行為異常等癥狀。阿爾茨海默病的病因尚未明確，但研究表明，它與遺傳、年齡和生活方式等因素有關；其病理特征是由淀粉樣蛋白β(Aβ)組成的細胞外聚集體和由過度磷酸化的tau組成的神經元內神經纖維纏結(NFT)。研究表明，小膠質細胞在AD發生和發展過程中可能扮演著復雜的角色，并通過細胞-細胞信號通路感知神經元活動并調節神經元功能。

TREM2來自髓樣細胞觸發受體家族 (Triggering receptors expressed on myeloid cells，TREMs)，是免疫球蛋白超家族的跨膜受體，僅在骨髓細胞中表達，例如中樞神經系統(CNS)中的小膠質細胞，有研究顯示，TREM2的罕見變異會使得AD的風險增加2-3倍，但它在tau病理中的作用則需要進一步研究。

2023年10月21日，武漢大學人民醫院張振濤教授團隊在Nature Communications上發表題為“Soluble TREM2 ameliorates tau phosphorylation and cognitive deficits through activating transgelin-2 in Alzheimer’s disease"的研究論文，該研究發現神經元上表達的肌動蛋白結合蛋白-2 (Transgelin-2，TG2) 是sTREM2的受體，sTREM2-TG2相互作用介導了小膠質細胞和神經元之間的串擾，sTREM2及其活性多肽可能成為包括AD在內Tau蛋白病的潛在治療干預手段。

主要研究結果 (Results)：

1、體外研究顯示sTREM2通過抑制GSK3β抑制tau蛋白的過度磷酸化

研究團隊構建了穩定高表達GFP-Tau的HEK293細胞系，并用Fc載體、熱滅活sTREM2或sTREM2(40nM)處理細胞，結果顯示sTREM2減少了S202、S396、T181和S404殘基的tau磷酸化，針對其中變化顯著的位點S202和S396進行進一步研究，結果顯示sTREM2對tau磷酸化的抑制作用呈劑量依賴。

已知上述四種tau位點是糖原合成酶激酶3β(Gsk3β)的靶點，研究團隊檢測了在sTREM2存在下Gsk3β的活性，發現sTREM2以濃度依賴的方式顯著降低Y216位GSK3β的磷酸化，表明sTREM2能夠誘導GSK3β活性降低。

圖 sTREM2在體外抑制tau蛋白過度磷酸化

2、sTREM2與TG2存在相互作用且sTREM2通過激活TG2抑制tau磷酸化

研究團隊采用了Fc標記的重組sTREM2進行親和純化實驗，從SH-SY5Y細胞膜中提取相互作用的蛋白。通過Western blotting和質譜儀分析，鑒定了與sTREM2相互作用的候選受體，其中包括TG2。進一步的實驗證實了sTREM2與TG2在神經細胞膜上的結合，并且在AD患者和tau P301S小鼠的腦切片中，TG2和sTREM2與神經元和膠質標記物共定位。實驗證明了sTREM2與TG2在細胞表面的相互作用，而TG2的敲除減弱了sTREM2與神經元的附著。

圖 MAP2、TG2和sTREM2在AD患者和tau P301S小鼠海馬中的共定位染色

為了進一步研究TG2是否參與sTREM2對tau磷酸化的調節，研究團隊使用了TG2激動劑TSG12處理HEK293-tau細胞，發現TSG12顯著降低了HEK293-tau細胞中p-tau S202和S396的水平，并抑制了GSK3β的激活。類似的結果在原代神經元中也得到觀察，表明TG2激動劑在抑制tau磷酸化方面與sTREM2類似。研究團隊使用shRNA敲除了HEK293-tau細胞或tau P301S小鼠原代神經元中的TG2，然后用sTREM2處理細胞，發現在沒有TG2的情況下，sTREM2對tau磷酸化和GSK3β激活的影響被取消。這些結果表明，TG2對于sTREM2抑制tau磷酸化是必需的。后續的研究中團隊進行了對TG2在S188處誘導RhoA磷酸化，從而失活RhoA-ROCK通路的研究，探討并發現sTREM2是通過激活TG2-Rho-ROCK通路來抑制tau磷酸化。

圖 sTREM2調控tau蛋白磷酸化的潛在機制示意圖

3、sTREM2減輕tau P301S小鼠tau蛋白過度磷酸化和記憶喪失

研究團隊通過將編碼EGFP-sTREM2或EGFP載體的AAVs注射到3月齡tau P301S小鼠的海馬區，觀察到在7個月時EGFP和EGFP-sTREM2在海馬區的強表達。與對照組小鼠相比，注射AAV-sTREM2的tau P301S小鼠海馬區tau蛋白的磷酸化程度明顯改善。sTREM2對tau P301S小鼠GSK3β活性也有抑制作用。電子顯微鏡顯示，sTREM2對tau P301S小鼠的海馬突觸丟失具有保護作用。行為學測試結果顯示，注射AAV-EGFP-sTREM2的tau P301S小鼠在水迷宮測試中表現出更好的記憶，且表現出場興奮性突觸后電位(fEPSCs)的長時程增強(LTP)提高。這些結果表明，sTREM2逆轉了tau P301S小鼠的tau病理、突觸功能障礙和認知障礙。

圖 海馬區突觸的電鏡結果圖

4、TG2在調節sTREM2的有益效應中起著關鍵作用

研究團隊通過注射AAV-EGFP-shRNA-TG2到tau P301S小鼠海馬區成功下調了TG2的表達。結果顯示，sTREM2對tau磷酸化的抑制作用依賴于TG2，并且sTREM2通過調節RhoA-ROCK-GSK3β通路發揮作用。電鏡結果顯示sTREM2在對照組小鼠中對海馬突觸丟失具有保護作用，而在抑制TG2的小鼠中失去了這種保護效果。此外，TG2的敲除減弱了sTREM2對突觸密度的保護作用，強調了TG2在調節sTREM2的有益效應中的關鍵作用。

5、sTREM2活性多肽抑制tau P301S小鼠tau病理

研究團隊合成了4個基于sTREM2(77-105)的短肽，其中多肽1（氨基酸77-89）顯著抑制tau的磷酸化，類似于sTREM2。為了進一步評估多肽1對tau P301S小鼠tau蛋白過度磷酸化的影響，研究團隊將FITC標記的多肽注射到小鼠腹膜內，確認多肽1具有腦滲透性，并且在不同大腦區域可檢測到。多肽1與神經元上的TG2有相互作用。接著，在3月齡的tau P301S小鼠腹膜注射Tat-sTREM2(77-89)或Tat-sTREM2(89-77)，連續4個月后進行分析。結果顯示，多肽1顯著抑制了海馬區tau的磷酸化以及Gsk3β和RhoA的激活，改善了突觸丟失。在行為測試中，服用多肽1的小鼠表現出更好的學習記憶功能。電生理研究還發現，注射多肽1的小鼠的突觸功能高于注射反轉肽的小鼠。總體而言，sTREM2活性多肽有望改善tau P301S小鼠的tau病理、突觸功能障礙和認知障礙。

圖 小鼠海馬免疫組化染色與定量

結語：

綜上所述，研究團隊發現小膠質細胞分泌sTREM2，這可能在tau蛋白病中起保護作用，并且設計了一種多肽來摸擬sTREM2的保護作用，有望成為AD的潛在治療干預手段。

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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