Sci Adv：选择性地抑制小胶质细胞的BACE-1，或是治疗AD的新方法
阿尔茨海默病（AD）的特征性病理变化的是淀粉样蛋白β（Aβ）的沉积。Aβ是由淀粉样前体蛋白（APP）经过β-分泌酶（BACE1）以及γ-分泌酶剪切而来。抑制神经元内BACE1的活性可以大大降低Aβ的产生，然而在临床实验中却发现，虽然患者的Aβ负荷大大降低，但是其认知功能并未出现改善。
Yan教授团队之前发现，抑制BACE1不仅可以降低Aβ的产生，同时还可以消除已经存在的Aβ斑块，而这个现象可能与小胶质细胞的功能有关，因此Yan教授团队针对该问题进行了更加深入的研究，并将其成果“BACE-1 inhibition facilitates the transition from homeostatic microglia to DAM-1”于2022年6月发表于Science Advances杂志。
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删除小胶质细胞中的Bace-1
可以导致稳态小胶质细胞
向DAM-1转变
小胶质细胞可以根据基因的不同以及对大脑微环境的反应不同分为稳态小胶质细胞和疾病相关小胶质细胞（DAM），其中DAM可以分为DAM-1和DAM-2，DAM-1是功能更强，吞噬作用更好的细胞类型，而DAM-2则是功能失调且可能导致AD病变的细胞类型。
该团队将5xFAD小鼠（AD的小鼠模型，4月龄）小胶质细胞中的Bace-1删除，取皮层和海马区域的CD 11+免疫细胞进行RNA测序，发现了10种不同的细胞集群，其中集群1和2是稳态小胶质细胞，集群6是DAM-2，集群4和5是DAM-1，集群3和4是稳态向DAM-1转化的小胶质细胞（图1.A-C），并且与未删除小鼠相比，DAM-1明显升高，DAM-2明显降低。
图1.Bace-1 删除促进稳态小胶质细胞向DAM-1样转化
此外，相关的转录因子（TFs），Jun, Junb, Jund, Fos, Fosb, Btg2, Egr1，也发生了明显变化（图1.D,E）。同样的，在WT小鼠中删除Bace-1，也会出现稳态小胶质细胞向DAM-1转变（图2）。
图2. 正常条件下删除Bace-1 改变了小胶质细胞
删除已经生成的Aβ斑块的14月龄的5xFAD小鼠的Bace1，也能发现上述改变（图3.A，B）。此外，与抗炎、胞吞相关的TFs在该鼠中表达明显增加（图3.C-E）。该团队在人脑中同样发现了类似的结果（图4）。
图3. BACE-1 删除促进AD进程中的小胶质细胞出现明显的DAM-1状态
图4.人类AD小胶质细胞的低BACE-1 表达
Bace-1删除导致与吞噬功能增强
相关的多个信号通路增加
对上述删除了Bace-1的4月龄5xFAD小鼠的RNA测序数据分析之后，发现45个下调基因和181个上调基因，再进行IPA分析之后发现这些基因与PI3K/AKT，IL-6，TLR，p38 MAPK，Rho/Rac上调，PAK家族通路等下调有关，这些通路与细胞吞噬功能增强相关。在蛋白质功能网络分析中发现，TLR2是最强的协调TFs表达的基因（图5）。
图5. Bace-1 删除导致胞吞相关的信号通路增强
Bace-1删除增强了
原代小胶质细胞吞噬Aβ的能力
基于上述生信分析的结果，该团队之后检测Bace-1删除是否能导致小胶质细胞的吞噬功能增强。他们培养WT小鼠和Bace-1删除小鼠的原代小胶质细胞，用Aβ寡聚体预处理小胶质细胞以模拟体内Aβ刺激的环境，检测荧光标记的Aβ以及生物染料的相对荧光单位（RFU）值来检测细胞的吞噬功能，发现Bace-1删除可以使细胞的吞噬Aβ的能力明显增强（图6.A），且不止是对单体，也针对高分子寡聚态的Aβ（图6.B）。
使用WT小鼠和Bace-1删除的小鼠骨髓来源的巨噬细胞（BMDM）以及删除Bace-1的BV2细胞也发现上述现象（图6.C，D），而过表达Bace-1的BV2细胞的吞噬能力则下降（图6.E）。之后用BACE-1抑制剂处理BMDM细胞以及BV2细胞发现，抑制Bace-1越明显，其吞噬功能越强（图6.F-H）。
图6.Bace-1 删除增强了小胶质细胞的吞噬功能
BACE-1通过小胶质细胞的
TLR/IL-1信号调节其
PI3K-AKT-Rac1活性
为了进一步探究Bace-1抑制导致小胶质细胞吞噬功能增强背后的机制，该团队使用WT小鼠和Bace-1删除小鼠BMDM细胞，预处理Aβ寡聚体，检测Rac1蛋白（与细胞吞噬功能相关）的表达和活性，发现Bace-1删除的细胞Rac1蛋白的表达和活性都明显增强（图7.A-C）。
此外，激活Rac1蛋白的PI3K-AKT通路同样也在Bace-1删除的细胞激活（图7.D-F），而这种激活则和IL-1R2，TLR2，TLR4的表达增多相关（图7.G，H）。
图7.BACE-1 信号通过调节PI3K-AKT信号通路调节Aβ摄取
结 论
选择性地抑制小胶质细胞中的BACE-1可以促进其往更具吞噬功能的DAM-1转变，从而增强Aβ的吞噬，这或许是另一种更好的针对BACE-1的治疗AD的方法。
参考文献
Neeraj S, et al. BACE-1 inhibition facilitates the transition from homeostatic microglia to DAM-1. Science Advances, 2022. DOI: 10.1126/sciadv.abo1286.
编译作者：KK（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）