18101298214
发布日期:2023/8/21 13:53:00

我国糖尿病患者高达1.47亿,易感人群约为1.97亿,高居世界首位。糖尿病认知功能障碍(DACI)已超越心脑血管并发症,成为糖尿病患者第二大死因,尚无有效的诊断和指导治疗的早期生物标记物,给患者个人和社会带来沉重的医疗负担。小胶质细胞活化引起的神经炎症以及随后的神经认知功能受损是糖尿病认知功能障碍的主要发病机制。脂滴自噬是是自噬的一种,参与维持细胞内脂质及炎症稳态。

近年来的研究已经表明,小胶质细胞内脂滴蓄积的老龄化大脑的一个重要特征,然而,小胶质细胞脂滴自噬是如何参与DACI的以及具体的分子机制知之甚少。针对上述科学问题,研究团队构建了2型糖尿病喂养模型HFD/STZ以及基因敲除模型db/db小鼠,以及体外高糖培养鼠源性小胶质细胞BV2、人源性小胶质细胞HMC3以及原代小胶质细胞,确认了高糖损害的脂滴自噬作用是小胶质细胞中脂滴蓄积的重要原因。从机制上创新性的发现,蓄积的脂滴与小胶质细胞特异性炎症放大因子TREM1共定位,并多成包裹形式,导致小胶质细胞中TREM1的异常堆积,这反过来又加重了高糖诱导的脂滴自噬损伤,随后通过NLRP3炎性小体促进高糖诱导的神经炎症级联反应。此外,本研究确定了LP17对db/db小鼠和HFD/STZ小鼠的TREM1进行药物阻断可抑制脂滴和TREM1的蓄积,减少海马神经元炎症损伤,从而改善认知功能。综上所述,作者的发现揭示了一个以前未被重视的机制,既高糖诱导的脂滴自噬受损与老年糖尿病患者脑内持续加重的神经炎症之间的分子机制关系,表明TREM1作为一个延迟糖尿病相关认知衰退具有临床转化潜力的治疗靶点(图1)

图1. 脂滴自噬受损参与神经炎症致DACI的模式图 

具体地,研究人员首先在糖尿病模型小鼠中证明了脂滴蓄积主要发生在海马小胶质细胞中,以及小胶质细胞中自噬小体及自噬相关蛋白表达异常,说明脂滴自噬损伤主要发生在小胶质细胞中,而不是神经元或星形胶质细胞(图2).

 

 
图2. 糖尿病小鼠海马的小胶质细胞内脂滴蓄积,自噬受损
随后,为了一定程度排除混杂因素,研究人员提取了小鼠血清对小胶质细胞进行单独培养,同样证明其脂滴自噬功能受损。因血液中高糖是2型糖尿病的主要损害因素,因此,通过体外高糖培养2种鼠源性小胶质细胞确认了高糖是导致小胶质细胞中脂滴自噬受损的主要伤害因素(图3)。

 

图3. 高糖环境是导致脂滴自噬受损的重要原因

那么,上述结果是否在人体内也存在呢?研究人员收集了老年糖尿病患者的血清进行去脂化处理后培养人源性小胶质细胞HMC3,进一步确认了长期高糖的血清诱导了小胶质细胞脂滴自噬功能的损害,且脂滴的沉积程度与患者的认知评分呈负相关关系;同样,高糖单独培养得到一致的结果(图4)

图4. 老年糖尿病患者的血清诱导人源性小胶质细胞内脂滴自噬受损

 

已知TREM家族是髓样细胞特异性表达的重要受体家族,参与髓样细胞的多种功能。通过高糖培养后筛选发现TREM1 mRNA表达降低,但是蛋白水平表达显著升高,这一矛盾现象促使研究人员继续探索炎症放大因子TREM1是否参与脂滴自噬的调控首先,他们发现鼠源性、人源性血清培养小胶质细胞都能升高TREM1的蛋白水平,同样,糖尿病动物模型中TREM1的蛋白水平也是升高的(图5)

图5. 血清及高糖诱导细胞内TREM1蛋白水平增加,且动物模型中海马内小胶质细胞中TREM1蛋白升高

令研究人员惊讶的是,进一步结果表明,糖尿病血清或者高糖培养后升高的TREM1以及脂滴呈一种复杂的共定位关系,并且主要是TREM1被脂滴包裹的状态。动物模型中同样发现脂滴包裹着TREM1蛋白。分子学实验也表明了脂滴膜蛋白PLIN2与TREM1的结合关系(图6)。

 

图6. 高糖环境下TREM1与脂滴多呈共定位关系
有研究表明,TREM1也参与自噬的调控。本研究也进一步确认了升高的TREM1也能够反过来抑制自噬功能,从而构成一个恶性循环,这也就解释了糖尿病患者脑内长期持续恶化的神经炎症。而敲除TREM1或者特异性抑制剂抑制TREM1的信号传递后,能够阻断这个恶性循环(图7)。

 

图7. 抑制TREM1后能够挽救高糖损害的脂滴自噬功能

最后,研究人员进一步在动物模型中验证TREM1特异性阻断剂的效果。应用LP17阻断剂后,能够阻断TREM1升高引起的炎症反应以及随后的神经元损害,并且,也能够挽救被抑制的脂滴自噬功能,从而改善受损的神经认知功能(图8)

 

图8. 动物模型中LP17药物抑制TREM1功能后能够改善认知功能、减轻海马神经元损伤、抑制小胶质细胞的炎症反应。

文章结论与讨论,启发与展望

综上所述,该研究集中揭示了DACI中蓄积的脂滴和神经炎症的分子基础。脂质代谢和神经炎症的发生机制是非常复杂的,炎症放大因子TREM1蛋白水平的增加在这一过程中发挥了重要的作用,本研究中严格的数据证明了这一点(图1)。该研究也为衰老过程中的认知障碍发生机制提供了一种更深层次的理解。从临床转化潜力来讲,该研究证实了TREM1是糖尿病认知功能损害的潜在靶点。未来的研究方向需要进一步探索脂滴如何与TREM1共定位,并且是如何将炎症信号释放。

上一篇:揭示四膜虫线粒体呼吸链超超级复合物的特殊结构与对管状嵴的适应性 下一篇:利用三种弹涂鱼的比较基因组学研究,揭示由水生到陆生适应的分子机制
已经到最底了
服务支持
新闻资讯
关于我们
微信扫一扫