科研 | Nat. Commun.：Tau通过整合素受体激活原代星形胶质细胞

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编译：微科盟篱落，编辑：微科盟Tracy、江舜尧。

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导读

蛋白质的聚集，如细胞外淀粉样斑块和细胞内神经原纤维结(NFT)，是阿尔茨海默病(AD)等神经退行性疾病的病理特征。NFTs主要是由过度磷酸化的Tau形成的。Tau的主要功能是稳定微管，但其固有的错误折叠倾向促使它形成有害的丝状聚集体。Tau蛋白病变的一个特征是，含有Tau的聚集体呈朊病毒样繁殖，这似乎与疾病进展过程中的认知衰退有关。越来越多的证据表明，无论是Tau单体还是Tau聚集体，都可以从神经元中释放出来且该过程不依赖于细胞死亡，而且这一过程会被神经元的活动所增强。鉴于Tau错误折叠与神经退行性疾病之间的密切联系，我们研究了细胞外Tau聚集体引发的损伤是否可以直接将星形胶质细胞转化为神经毒性状态。我们使用一种基于邻近依赖性的连接反应来确定αV/β1整合素复合体是原代星形胶质细胞中Tau单体和纤维的受体。Tau纤维与整合素的连接不仅启动其内化，而且激活整合素信号，进而诱导炎症，将星形胶质细胞转化为A1样的神经毒性状态。这些发现建立了错误折叠相关的蛋白毒性应激和星形胶质细胞激活之间的直接联系。

论文ID

原名：Filamentous recombinant human Tau activates primary astrocytes via an integrin receptor complex译名：人源重组Tau纤维通过整合素受体复合物激活原代星形胶质细胞
期刊：Nature Communications
IF：12.121发表时间：2021.01通讯作者：叶一泓
通讯作者单位：美国国立卫生研究院

实验设计

实验结果

1. 原代星形胶质细胞对Tau预成纤维的摄取不依赖热休克蛋白

为了研究原代星形胶质细胞摄取Tau纤维的机制，我们从大肠杆菌中纯化了Tau(2N4R)作为重组蛋白，并用荧光染料Alexa594对其标记。我们使用标记蛋白产生Tau预成纤维（PFF），然后用标记的单体Tau或PFF处理小鼠原代星形胶质细胞，结果用Tau孵育星形胶质细胞6小时并没有引起细胞死亡，但导致了TauPFF的有效内化。肝素是一种竞争性抑制剂，可以在某些细胞系中阻断TauPFF与硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPG）的结合，但与永生化细胞系不同的是，原代星形胶质细胞对TauPFF的摄取并没有受到肝素的影响。与我们的结果一致，另一项研究也表明，原代星形胶质细胞不使用HSPG来内化TauPFF，取而代之的是一种未知的Tau受体。 2.  整合素αV/β1在原代星形胶质细胞中作为Tau相互作用因子的鉴定
Tau单体也可以进入原代星形胶质细胞，但与TauPFFs相比效率较低。我们推测Tau纤维和单体与一个共同的受体结合，但具有不同的亲和力，因此，我们采用了一种基于邻近标记的蛋白质组图策略，使用纯化的APEX2标记的Tau单体作为诱饵(图1A)。APEX2是一种工程过氧化物酶，在生物素-苯氧基自由基存在下，可以与生物素分子共价标记近端赖氨酸侧链。由于相对较大的APEX2融合可能会影响Tau与质膜的相互作用，我们首先用Sh-SY5Y细胞来表征Tau融合蛋白的膜相互作用(图1B)。当APEX2与Tau的C-端融合时，Tau-APEX2以剂量依赖的方式与细胞表面有效结合，而在N-端加入APEX2则消除了这种结合，因此，Tau与质膜的结合是由N-端附近的序列介导的，该序列可以被近端的APEX2融合所掩盖。为了鉴定Tau受体，我们将Tau-APEX2或APEX2作为对照，与原代星形胶质细胞在4℃孵育30min使其发生膜结合，这种短暂的孵育不影响膜的通透性或诱导细胞死亡，然后我们进行了生物素标记，并通过链霉亲和素亲和纯化法，富集标记的质膜蛋白。我们使用生物素免疫印迹实验检测到一个主要的生物素化产物，分子量为120kDa(图1C)，而正如预期的那样，只有APEX2不能生物素化这个120kDa的蛋白(图1C)。切割条带的质谱分析确定了几种富集在Tau-APEX2处理细胞中的膜蛋白，而排名靠前的候选分子都是细胞粘附分子，如整合素和神经细胞粘附分子(NCAM)。鉴于整合素基因的遗传变异被认为是神经炎症/神经退行性变的潜在危险因素，而且ITGα6/β1被证明有助于吞噬介导的β淀粉样蛋白的消除，因此我们将整合素确定为潜在的Tau受体。由于αV/β1整合素(ITGαV/β1)修饰了最显著的蛋白质(基于肽数)，因此我们将研究重点放在ITGαV/β1上。为了验证Tau-APEX2与ITGαV/β1的相互作用，我们用过表达Flag标记的αV或GFP标记的β1的HEK293T细胞重复了Tau-APEX2介导的生物素化。在细胞表面生物素化和链霉亲和素pulldown之后，这些蛋白可以通过识别其相应标记的抗体，被免疫印迹实验检测到(图1D)。我们在原代星形胶质细胞中进行的类似实验进一步证实，内源性ITGαV/β1可以被TauAPEX2生物素化，但不能被APEX2生物素化(图1E)。重要的是，在Tau-APEX2与细胞表面结合后，用Tau特异性抗体从细胞提取液中免疫沉淀Tau-APEX2还可共沉淀内源性ITGαV/β1(图1F)；同样，当Tau-APEX2与纯化的ITGαV/β1胞外区孵育时，Tau的免疫沉淀也共沉淀了ITGαV/β1。因此，Tau-APEX2对ITGαV/β1的生物素化是这些蛋白之间直接相互作用的结果。图1 原代星形胶质细胞中ITGαV/β1作为Tau相互作用因子的鉴定
A.基于邻近蛋白质组学作图策略的概略。Tau-APEX2(200nM)结合到细胞表面。细胞与生物素-苯酚(BP)在H2O2存在下共孵育4min，使其发生生物素化。然后用链霉亲和素树脂亲和层析纯化生物素化蛋白。B.纯化Tau蛋白的考马斯亮蓝染色。C.与APEX2或Tau-APEX2孵育的原代星形胶质细胞生物素标记蛋白的考马斯蓝染色(左)和免疫印迹(IB)(右)。箭头表示在Tau-APEX2处理的细胞中测到的120kDa蛋白质。D,E.Tau-APEX2介导的ITGαV/β1生物素化的验证；D.将TauAPEX2与空载体(EV)或ITGαV-FLAG转染的HEK293T细胞共同孵育。全细胞提取物(WCE)被直接用于免疫印迹分析，或在免疫印迹前先进行生物素沉淀(Bio-PD)分析。E.用APEX2或Tau-APEX2处理的原代星形胶质细胞的全细胞提取物(WCE)直接用免疫印迹分析或在免疫印迹前先用生物素沉淀分析。F.将Tau-APEX2与ITGαVβ1免疫共沉淀。以Tau-APEX2(200nM)或磷酸盐缓冲液在冰上处理星形胶质细胞30min为对照。细胞在含有NP40的裂解缓冲液中裂解。细胞裂解产物与对照IgG或Tau特异性抗体(Tau46)进行免疫沉淀。对细胞裂解产物和沉淀蛋白进行免疫印迹分析。 3. ITGαV/β1介导原代星形胶质细胞的TauPFF摄取
接下来，我们通过免疫共沉淀检测了TauPFF是否也与内源性ITGαV/β1相互作用。为此，我们将原代星形胶质细胞在有或没有TauPFF环境低温孵育，并用含有NP40的缓冲液裂解细胞。我们使用Tau抗体的免疫沉淀技术使TauPFF与一部分内源性ITGαV/β1共沉淀(图2A，泳道9)，但不使用TauPFF或使用对照抗体时(第7、8道)，ITGαV/β1就不沉淀，所以我们认为，ITGαV/β1也可与TauPFF相互作用，因此可能是单体和丝状Tau的受体。接下来，我们检测了ITGαV/β1是否介导TauPFF进入细胞。我们构建了表达ShRNA的慢病毒，这些RNA能特异性敲低ITGαV或ITGβ1(图2B，C)。我们发现，分别或共同敲低ITGαV和ITGβ1对星形胶质细胞的活性没有影响，但显著减少了TauPFF的内化(图2D-f)。此外，敲除Talin1，一个对整合素信号和整合素介导的内吞至关重要的基因，也导致了TauPFF摄取的显著减少(图2E-G)。三种不同的整合素途径成分的敲除都降低了TauPFF的摄取，因此可以排除脱靶效应的可能。FAK是Talin1下游的一种必要的整合素调节激酶，当我们用粘着斑激酶(FAK)的抑制剂(PF-562271)处理细胞时，发现它没有影响TauPFF内吞作用(图2H，I)，也没有影响细胞存活。这些结果表明，与ITGαV/β1的结合导致了TauPFF进入细胞，这需要Talin1，而不是下游的整合素信号。图2 ITGαV/β1和Talin1是星形胶质细胞摄取TauPFF所必需的
A.免疫共沉淀TauPFF和ITGαV/β1。以TauPFF或PBS处理星形胶质细胞作为对照。细胞裂解产物与对照IgG或Tau特异性抗体(Tau-46)进行免疫沉淀,对裂解产物和沉淀蛋白进行免疫印迹分析。B,C.慢病毒感染72h后，定量检测ITGαV(B)、β1(C)基因的表达。D-G.星形胶质细胞对TauPFF的摄取依赖于ITGαV/β1和Talin1；F.用Alexa594(红色)标记的Tau-PFF(200nM)，用Hoechst染色标记细胞核(蓝色)；D,E.定量测定相对TauPFF荧光强度/细胞。G.Talin1mRNA的表达是在Talin1被敲除之后测定的，其它同B。H.DMSO或PF-562271处理的星形胶质细胞(10µM)与标记的Tau-PFF(200nM)孵育2小时后的代表性图像。I.在H图中TauPFF摄取水平的定量。 4.  单体Tau和TauPFFs激活整合素信号过程的差异
纤维连接蛋白等配体与整合素的连接激活了整合素信号，改变了许多下游基因的表达。为了检测Tau是否也激活了整合素信号，我们用单体Tau和TauPFF处理原代星形胶质细胞6h，同时以磷酸盐缓冲液(PBS)作为对照。一系列整合素靶基因(Mmp9,Icam1和Mmp13等)的qRT-PCR分析结果表明，与PBS处理的细胞相比，Tau单体和PFFs激活的整合素靶基因的表达有差异，其中TauPFFs的效力是单体Tau的约2-3倍(图3A)。正如预期的那样，如果星形胶质细胞先通过慢病毒敲除ITGαV和ITGβ1，PFF诱导的整合素激活将被减弱(图3B)。由于用常规方法纯化的星形胶质细胞也含有一些小胶质细胞和少突胶质细胞，我们使用immuno-panning纯化的星形胶质细胞来进一步验证TauPFF诱导的整合素信号(图3C)。我们用抗星形胶质细胞特异性标志物GFAP的抗体进行免疫染色显示，纯化的星形胶质细胞不含其他类型的细胞。免疫纯化的星形胶质细胞与常规纯化的星形胶质细胞一样，也能内化Tau-PFF(图3C)，这些细胞在被TauPFF刺激后也激活了整合素靶基因(图3D)，当Talin1耗尽时，整合素靶基因就会发生可恢复性的降低(图3D)。综上，这些数据表明，与典型的整合素配体一样，Tau和TauPFF与ITGαV/β1的相互作用也激活了整合素信号转导。图3 单体和丝状Tau差异激活整合素信号
A,B.TauPFF以ITGαV/β1依赖的方式激活整合素信号。qRT-PCR分析了一系列整合素靶基因在原代星形胶质细胞中表达。首先用对照或ITGαV/β1shRNA感染细胞72h，然后用PBS、单体Tau或TauPFF(200nM)处理6h。显示经PBS处理样品归一化处理后的FC值。A.Tau单体与PFF的比较。B.TauPFF对空白对照和ITGαV/β1敲除细胞的作用比较。C.使用抗ITGβ5抗体纯化星形胶质细胞的immuno-panning示意图概述。将皮质细胞悬液依次孵育二次抗体包被和抗CD45包被的平板，去除巨噬细胞和小胶质细胞，然后将其接种在星形胶质细胞的阳性选择平皿中(抗ITGβ5包被)。下图显示了纯化的星形胶质细胞经TauPFF Alexa594(200 NM)(品红色)处理1h，然后用抗GFAP抗体(绿色)和Hoechst(蓝色)染色的代表性免疫荧光图像。D.Talin1是TauPFF诱导的整合素信号转导所必需的。免疫纯化的星形胶质细胞首先感染Talin1shRNA的慢病毒或对照，然后再用TauPFF处理，其它同B。 5. TauPFF通过ITGαV/β1诱导星形胶质细胞炎症反应
星形胶质细胞作为中枢神经系统中的主要免疫活性细胞，可以感知危险信号，并通过分泌促炎或抗炎细胞因子和趋化因子来诱导免疫反应。我们以PBS处理的细胞为对照组，用qRT-PCR方法分析了Tau或TauPFF作用下星形胶质细胞中一系列细胞因子和趋化因子基因的mRNA表达。有趣的是，PFF处理引起了几种致炎细胞因子(IL1α、IL1β、IL6和TNFα)和趋化因子(CCL2、CCL3、CCL4和CxCl10)的强烈反应，而Clc12和几种抗炎细胞因子/趋化因子（如白细胞介素10和转化生长因子β）的表达，没有受到影响(图4A，B)。单体Tau也激活了致炎细胞因子/趋化因子，但水平一直较低(图4A，B)，这表明Tau激活整合素可能与炎症诱导有关。在ITGαV/β1基因敲除的星形胶质细胞中，TauPFF对促炎基因的诱导在很大程度上被消除了(图4C)，因此，ITGαV/β1对于TauPFF诱导的星形胶质细胞的促炎反应是必需的。星形胶质细胞的激活通常与一氧化氮合酶(NOS2)的表达增加有关，在炎症过程中，一氧化氮合酶(NOS2)的表达上调一氧化氮(NO)的产生。的确，qRT-PCR检测到TauPFF处理后星形胶质细胞中NOS2的表达显著增加。与整合素靶基因一样，单体Tau也能诱导NOS2的表达，尽管幅度较小(图4D)，而ITGαV/β1的缺失显著降低了TauPFF诱导的NOS2表达(图4E)。图4 TauPFF通过整合素途径诱导星形胶质细胞炎症
A-C.TauPFF以ITGαV/β1依赖的方式诱导星形胶质细胞炎症。原代星形胶质细胞炎症相关细胞因子和趋化因子基因表达的qRT-PCR分析。首先用对照shRNA(A,B)，或对照和ITGαV/β1shRNA（C）去感染细胞72h。然后与PBS、单体Tau或TauPFF(200nM)孵育6h，显示与PBS处理细胞归一化后的FC值。D,E.TauPFF以ITGαV/β1依赖的方式诱导NOS2的表达。D.对NOS2mRNA进行了分析，其它同A。E.对NOS2mRNA进行分析，其它同C。F-H.免疫纯化星形胶质细胞中促炎相关细胞因子(F，G)和趋化因子(H)表达的qRT-PCR分析。用对照或Talin1(TLN1)特异性shRNA感染细胞，然后用PBS或TauPFF(200 nM)处理细胞6h。FC值用PBS处理的样本归一化处理。I.分析NOS2mRNA，其它同F。J,K.免疫纯化的星形胶质细胞经DMSO或PF-562271(1μM)处理1h后，再与PBS或Tau-PFF(200nM)共孵育6h，定量RT-PCR法检测促炎症细胞因子(J)或趋化因子(K)的表达。 6. TauPFF依赖Talin1和FAK诱导炎症反应
为了进一步阐明TauPFF诱导的整合素信号与星形胶质细胞炎症之间的功能联系，我们使用免疫纯化的星形胶质细胞来检测Talin1和FAK在PFF诱导的炎症中的需求。正如预期的那样，TauPFF诱导了促炎细胞因子和趋化因子如IL1α、IL1β、IL6、TNFα、CCL2、CCL3、CCL4和CxCl10以及IL1下游基因NOS2的表达，但值得注意的是，TauPFF对IL1α、IL1β和NOS2的诱导作用明显高于常规纯化的星形胶质细胞(图4F-I)，这可能是由于其在纯化过程中使用了整合素抗体(图3C)，这可能会富集高整合素表达的星形胶质细胞群体。正如预期的那样，慢病毒介导的Talin1基因敲除减少了TauPFF诱导的促炎细胞因子、趋化因子和NOS2的表达(图4F-I)。为了测试粘着斑激酶在TauPFF诱导的炎症中的作用，我们用PF-562271预处理免疫纯化的星形胶质细胞，它呈剂量依赖性地减弱TauPFF诱导的促炎基因的表达(图4J,K)，因此，TauPFF诱导的炎症需要Talin1和FAK。 7.  TauPFF通过整合素信号途径激活NFκB
因为NFκB是炎症的中心调节因子，而且整合素的激活与NFκB信号通路有关，因此我们使用qRT-PCR检测了NFκB在PFF处理和Tau单独处理的星形胶质细胞中的表达，同时作为对比，我们还测试了STAT3，另一种炎症调节转录因子，结果发现被TauPFF激活的是NFκB而不是STAT3，较小程度上也同样能被单体Tau激活(图5A)；此外，PFF诱导的NFκB表达可通过下调ITGαV/β1或Talin1，或被FAK抑制剂PF562271缓解(图5B-D)。我们使用NFκB特异性抗体的免疫染色检测到对照细胞中NFκBp65主要位于胞浆中，但用单体Tau或TauPFF处理后，核质NFκB比率增加(图5E-G)，进一步证实了Tau对NFκB的激活。这些发现，加上观察到Tau诱导的炎症基因表达被NFκB抑制剂PDTC减弱(图5H，I)，表明TauPFF通过整合素信号激活NFκB而诱导星形胶质细胞的炎症反应。图5 TauPFF诱导的炎症反应依赖于NFκB的激活
A.qRT-PCR分析了PBS、单体Tau或Taupff(200nM)作用于原代星形胶质细胞6h后NFκB和STAT3的表达。FC值用PBS处理的细胞归一化。B,C.用对照组、ITGαV/β1shRNA(B)或Talin1 shRNA(C)感染细胞72h，然后用PBS或TauPFF(200nM)孵育6h。其它同A。D.使用对照组或PF-562271处理星形胶质细胞，其它同B。E-G.TauPFF增加NFκB核转位。E.PBS、Tau单体、PFFS(200nM)作用4h或LPS(5μM)作用30min后，星形胶质细胞的典型共聚焦图像。细胞固定后用NF-κB抗体和Hoechst(蓝色)染色。F中的曲线图显示了e中所示的沿线荧光强度分布。蓝色表示核区域。G.随机选择的细胞中细胞核/胞浆NF-κB比值。H,I.TauPFF诱导的炎症反应可被NFκB抑制剂抑制。在Tau、PFF和PBS处理前，用PDTC(90μM)预处理细胞1h，并对相关基因进行分析，其它同D。 8. TauPFF通过ITGαV/β1将星形胶质细胞转化为神经毒性状态
最近的一项研究表明，大脑微环境中的细胞外因素可以导致天然星形胶质细胞处于不同的功能状态。这些状态与泛反应基因和某些A1或A2特异性基因的表达有关。由于TauPFF激活整合素信号并诱导炎症反应，我们通过检测前表征的泛反应性、A1和A2特征基因的表达，测试了PFF处理的星形胶质细胞是类似于神经毒性A1状态还是类似于神经保护A2状态。结果qRT-PCR显示，Tau单体和PFFS都诱导了许多泛反应和A1特异性基因的表达，如GBP2、H2T23、GGTA、Ligp1、Psmb8等，而PFFS的诱导水平一般高于单体Tau(图6A)，而除CD14、Tgm1和Ptx3外，大多数A2基因没有受到明显影响。因此可以认为，单体Tau和TauPFF可将星形胶质细胞转化为类A1状态。ITGαV/β1或Talin1的敲除显著降低了TauPFF相关基因的诱导(图6B,C)，PF562271和NFκB抑制剂PDTC50的处理后结果也一样(图6D，E)，因此，TauPFF以整合素依赖的方式改变星形胶质细胞，将它们转换为类A1状态。图6 TauPFF以整合素依赖的方式将星形胶质细胞转化为神经毒性状态
A.热图显示在Tau单体和PFF处理的原代星形胶质细胞(200nM，6h)中泛反应基因和某些A1或A2特异性基因的表达，用PBS处理的细胞归一化。B.分别用表达对照或ITGαV/β1shRNA的慢病毒(72h)感染PBS或TauPFF处理的星形胶质细胞(200nM，6h)，用qRT-PCR分析上述A1基因的表达。C.免疫纯化的星形胶质细胞感染对照或Talin1(TLN1)shRNA表达慢病毒，其它同B。D.在PBS或TauPFF处理前，用DMSO或PF-562271(1μM，1h)代替慢病毒处理细胞，其它同C。E.TauPFF诱导的A1基因被NFκB抑制剂抑制。细胞在TauPFF和PBS处理前用PDTC(90μM)处理1h，其它同D。 9.  经TauPFF处理的星形胶质细胞释放神经毒性因子
为了进一步测试TauPFF是否将星形胶质细胞转化为神经毒性状态，我们用PBS、单体Tau或TauPFF处理星形胶质细胞6h，然后将这些细胞在不含Tau的培养基中培养48h。孵育后，许多经TauPFF处理的细胞显示出蝌蚪样的形态，这在单体Tau或PBS处理的样品中是看不到的。然后，我们使用这些细胞的条件培养液(CM)来处理小鼠皮层神经元，结果在CM中未检测到Tau；然而，72小时后我们通过荧光细胞活力分析(图7A)监测神经细胞死亡时，发现来自TauPFF处理细胞的CM明显比PBS处理或单体Tau处理的星形胶质细胞的CM毒性更大，而与经PFF处理的对照细胞的CM相比，来自经PFF处理的ITGαV/β1基因敲除的星形胶质细胞，其CM的神经毒性活性显著降低(图7B,C)。这些结果表明，TauPFF处理的星形胶质细胞以ITGαV/β1依赖的方式释放神经毒性因子。图7 auPFF处理的星形胶质细胞通过激活ITGαV/β1释放神经毒性因子
A.细胞毒性试验方案。B,C.DIV10的原代皮层神经元用条件培养液(CM)处理72h后，用绿色荧光染料Calcein-AM标记活细胞，用红色荧光染料乙锭-高二聚体-1标记死亡细胞。B.代表性图像。C.对随机视野中由乙锭高二聚体-1标记的死亡细胞进行定量。D.Tau-PFF、星形胶质细胞和神经元之间的互作模型。

讨论

我们在包括AD在内的多种神经退行性疾病中都可以观察到Tau丝状聚集体的积累。在小鼠模型中，Tau包涵体的扩散被认为是沿着神经元连接或经由非常规的蛋白质分泌,并通过细胞摄取而发生的。在胶质细胞(小胶质细胞和星形胶质细胞)中我们也检测到含有Tau的聚集体，尽管内源性Tau在这些细胞中不表达，这表明病理性Tau包涵体也可能从神经元传递到神经胶质。更重要的是，在果蝇模型中，人Tau在胶质细胞中的表达导致了神经毒性，这表明Tau如果被传到胶质细胞，可能具有致病性。同样，在转基因小鼠模型中，使用星形胶质细胞特异性GFAP(胶质纤维酸性蛋白)启动子在星形胶质细胞中表达人Tau会导致神经变性。这些结果表明，Tau聚集体从神经元到胶质细胞的朊病毒样传递可能是神经退行性变的原因之一，然而，目前尚不清楚是内化的Tau纤维还是细胞外Tau与细胞表面受体之间的相互作用导致了这种神经毒性。在这项研究中，我们发现Tau丝状聚集体与星形胶质细胞表面的整合素受体复合体(ITGαV/β1)结合，这不仅介导了Tau纤维的摄取，而且调节了纤维诱导的炎症和星形细胞转化(图7D)。ITGαV/β1是整合素家族的成员、细胞表面黏附分子，与细胞外基质蛋白的结合激活了整合素信号，而整合素信号与癌细胞的侵袭和增殖有关；通过肌动蛋白结合蛋白Talin1和下游的粘着斑激酶(FAK)，整合素的激活改变了基因的表达，使癌细胞能够适应转移过程中不断变化的微环境。整合素及其配体在中枢神经系统也广泛表达，支持神经发育。此外，有证据暗示整合素在蛋白毒性应激相关神经变性中起作用：(1)在AD果蝇模型中进行的全基因组关联研究(GWAS)发现，人整合素受体ITGαM和ITGα9的苍蝇同系物可以作为Tau诱导的神经毒性的修饰物；(2)小胶质细胞可以通过ITGβ6/β1和整合素相关蛋白CD47来摄取纤维性AD相关的β-淀粉样蛋白(Aβ)聚集体；(3)整合素β1在AD患者皮质星形胶质细胞中的表达升高，在AD相关动物模型中，β1可介导可溶性Aβ寡聚体诱导的星形胶质细胞增生；(4)最近的一项研究表明，脊髓损伤通常与错误折叠的蛋白质等应激诱导因子的释放有关，星形胶质细胞通过整合素和钙粘附素依赖的机制被激活，形成星形胶质细胞瘢痕。根据这些观察和我们的发现，我们认为星形胶质细胞上的整合素受体可能感觉到细胞外错误折叠的蛋白，最初促进了它们的清除，但当错误折叠的蛋白负担过重时，会引发以炎症形式存在的危险信号。这一模型不排除星形胶质细胞炎症状态部分受到细胞内吞的Tau-整合素复合物或细胞表面整合素和其他细胞信号通路的联合激活所调节的可能性。Tau纤维和单体可以差异性激活整合素信号，这可能是由于它们的低聚状态不同所致。为了支持这一观点，最近的研究强调了液-液分离在跨膜受体信号传递中的作用，具体地说，膜受体与多价配体结合后凝聚成凝胶状，可以极大地放大下游信号的大小，而多价配体结合时的受体聚集可以增强由外向内整合素信号。星形胶质细胞作为中枢神经系统中含量最丰富的胶质细胞，是神经变性相关炎症的公认调节剂，具体地说，与疾病相关的异常蛋白，如Aβ和α-Syn纤维，可以改变星形胶质细胞的生理，例如，不同的Aβ可以激活不同的星形细胞受体来诱导促炎的NF-κB通路。我们的研究表明，细胞外的Tau聚集体可以类似地影响星形胶质细胞，这表明细胞外错误折叠的蛋白和星形胶质细胞之间存在统一的相互作用。更重要的是，我们的研究表明TauPFF激活星形胶质细胞状态与最近报道的神经毒性A1状态类似。这种功能增益状态，与星形细胞炎症有关，被认为在神经退行性变中起因果作用，但目前研究者对促进星形胶质细胞激活的上游信号尚不清楚。现有的证据表明，A1状态只能通过暴露于胞外刺激(如LPS刺激)的小胶质细胞发出的信号来实现，而我们发现，即使在没有小胶质细胞的情况下，错误折叠的Tau聚集体也可以通过ITGαV/β1激活星形胶质细胞，这表明星形胶质细胞炎症可能是导致星形胶质细胞病变的关键因素。神经元通常是分泌Tau的主要来源，我们的发现提出，星形胶质细胞可能通过感知错误折叠的Tau释放水平来监测神经元的健康状态的可能性。在神经细胞Tau病态反应中，细胞间传递和星形胶质细胞介导的Tau清除可以减轻神经细胞的变态反应，但在高水平时，会激活星形胶质细胞，从而释放神经毒性因子，导致神经变性，这种模式为防止神经官能症中星形胶质细胞激活相关的药物研发提供了参考。

原文链接：  

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33398028/

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