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【优方案】阿尔茨海默症Alzheimer’s disease——Total Solution all in one

一、免疫靶标如何选择:阿尔茨海默症与神经免疫

 

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a. 了解免疫细胞进入中枢神经系统(CNS)的机制,以及免疫细胞与神经系统之间的病理相互作用。

b. 小胶质细胞作为脑哨兵的研究及其在调节神经元回路发育和维持神经元突触过程中的新作用。

c. 定义了生理条件下免疫系统和神经系统之间的相互作用及其对脑功能的影响,包括细胞因子作为神经调节剂的新观点。

d. “保护性免疫”的研究,针对损伤后和神经退行性疾病中进入中枢神经系统的有益免疫浸润。

e. 研究次级淋巴器官的神经支配和中枢神经系统对免疫活动的调节,相反,免疫细胞及其产物传递回周围神经的信号。

f. 探索肠道-免疫-脑轴的机制。

 

二、阿尔兹海默症中的免疫细胞发生变化

AD发展进程与认知障碍受到多种免疫细胞调控:

 

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a. T细胞,B细胞、NK细胞数量的下降会导致细胞因子如IFN-γ等的分泌升高,造成β淀粉样斑块沉淀增多
b. 髓系细胞如中性粒细胞及MHCII+的APC的降低会导致β淀粉样斑块数量变化及认知增加
c. 小胶质细胞与星形胶质细胞联合多种免疫细胞形成β淀粉样斑块调控网

 

1、小胶质细胞对阿尔兹海默症的调控

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a. 小胶质细胞起源于卵黄囊中的原始造血细胞,并在胚胎发育过程中定植于脑部萌芽,是脑内的固有免疫细胞。
b. 小胶质细胞执行多种功能,包括监测神经元活动,调节学习和记忆,以及充当大脑局部的吞噬细胞和损伤传感器。
c. 小胶质细胞表达几种结合Ab的受体(例如清道夫受体A,RAGE,CD36,CR1,CR3和tolllike受体)以及降解可溶性Ab的酶,有助于清除淀粉样蛋白,从而提供保护功能。
d. 小胶质蛋白聚集成的NLRP3蛋白,这些炎症小体保持激活状态导致AD病理的反应,小胶质细胞和星形胶质细胞释放炎性趋化因子和细胞因子(包括IL-1β,IL-6和TNF-α)。

 

2、阿尔兹海默症中的T细胞调控

 

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a. Th1和Th17细胞促进小胶质细胞活化,上调表达MHCII类分子和共刺激分CD40/CD80/CD86,并触发神经炎症。
b. 产生IFN-γ的CD8 T细胞与表达MHC-1的神经元结合,触发神经元损伤并促进神经炎症。
c. Treg细胞失调不能抑制效应T细胞功能,从而维持神经炎性环境。
d. 在肠道中,拟杆菌促进Treg扩增,氨基酸苯丙氨酸和异亮氨酸会诱导Th1细胞分化,而分段的丝状细菌会触发Th17细胞极化。血管内皮细胞表达LFA-1和VLA-4反配体,指导周围活化的T细胞从循环系统向CNS的迁移。

 

3、AD中的免疫细胞深度高维免疫分型

 

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AD中免疫细胞图谱分布

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23色流式结合基于FlowSOM的模型建立,描绘出小胶质细胞、BAM、cDC、单核细胞、中性粒细胞、T细胞、B细胞、NK细胞、ILC细胞等的稳态CNS全图谱。

 

三、炎症介质对阿尔兹海默症的影响

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IL-2由活化T细胞产生,可为神经元和神经胶质细胞提供营养,研究表明,脑源性的IL-2在海马胆碱能神经元再生中起重要作用。在外周免疫系统中,IL-2负责免疫细胞的活化,激活Tregs吞噬Aβ,控制炎症,从而保护神经。研究显示,AD模型小鼠的血脑屏障通透性已经改变,导致外周产生的IL-2透过血脑屏障进入中枢神经系统发挥作用,使Tregs募集到AD的脑部位,导致胶质细胞增生并吞噬Aβ,从而改善认知功能。IL-2对AD的改善作用还与星形胶质细胞活化有关,其中IL-2/STAT5信号通路的激活涉及星形胶质细胞介导的Tregs的激活,迄今为止已有13种细胞因子与AD有关,包括IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-a等。

案例:

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实验时间表:在大鼠损伤后第 3、7、10 和 14 天用β-淀粉样蛋白进行安乐死,在病变前后进行莫里斯水迷宫 (MWM) 测试以获取学习和记忆,通过血液确定IL-1β、IL-6、IL-10和TNF-α的水平。

 

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该研究证明AD大鼠空间记忆的逐渐衰退与 Aβ 输注诱导的血浆细胞因子水平升高之间存在关联,与促炎细胞因子 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 呈负相关,与抗炎细胞因子 IL-10 呈正相关。

 

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四、从空间和时间关系来定义阿尔茨海默症

阿尔茨海默病研究的一个中心问题是淀粉样斑块与神经退行性过程的关系空间分析提供了一种测量组织切片中所有基因活性的方法,跨越大脑区域和年龄,并绘制出与疾病相关的表达变化发生的位置。

案例:阿尔茨海默症小鼠模型中小胶质细胞的时空分析

 

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如下图所示。选择兴趣领域(aol)海马和邻近皮质(8 μ m厚)的切片被贴上斑块(青色,Aß40/AB42)、小胶质细胞(红色,TMEM119)、星形胶质细胞(绿色,GFAP)和细胞核的抗体,以显示海马的细胞体(白色,DAPI)。

 

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(A)示例图像:小胶质细胞(红色)和星形胶质细胞(绿色)很容易被识别出来。在左上角可见一个小斑块(青色),而齿状回颗粒细胞体层的一个部分呈白色。

(B)感兴趣的区域要么包含沉重的斑块负荷(斑块ROI),要么缺乏斑块(Away ROI)。Bii显示了Bi显示的海马区域的放大图像。*表示在(C)中详细说明的ROI。

(C)为了最大限度地分离小胶质细胞,先将星形胶质细胞(gmap标记区域)的样品去除,然后再从小胶质细胞区域收集。然后将斑块ROls分成兴趣亚区(AOls),其中斑块小胶质AOl被定义为与Aß4(Ci)2共定位的tmem119阳性细胞,周围斑块都是未与Aß42(Cii)共定位的tmem119标记细胞。

 

五、一站式解决方案One-step product solution

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Reference:

1.doi.org/10.3389/fnagi.2020.592359
2.10.1016 / j.bcp.2014.01.008
3.doi.org/10.3389/fimmu.2021.639369
4.DOI:10.1016/j.immuni.2018.01.011
5.Poewe et al. Nat Rev Dis Primers 3, 17013 (2017)
6.Knopman et al. Nat Rev Dis Primers 7, 33 (2021)