《Neurochemistry International》：USP53 promotes NOTCH2-induced neuroinflammation in Alzheimer's disease.
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本研究旨在探讨USP53及其信号通路在阿尔茨海默病中的作用。通过体内外实验，发现敲除USP53显著降低神经炎症标志物（如IL-1β、TNF-α）和Tau蛋白积累，改善小鼠认知功能，其机制涉及NOTCH2去泛素化及NFκB通路抑制。
何丹丹|赵华建|朱勇|寇玉飞|刘涛|黄华海|杨海明|张丽华|邓静月|徐峰|王庆勇
广东省深圳市光明区人民医院神经科，邮编518107，中国
摘要
目的
本研究旨在探讨USP53及其相关信号通路在阿尔茨海默病（AD）中的作用。
方法
在C57BL/6、5XFAD和USP53敲除的5XFAD（USP53-/-）小鼠中进行了体内实验。使用原代人小胶质细胞进行了体外实验。通过定量实时逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）检测mRNA表达，通过Western blotting和免疫荧光（IF）检测蛋白质表达。免疫沉淀（Co-IP）用于检测蛋白质-蛋白质相互作用。Morris水迷宫（MWM）用于评估小鼠的学习能力和记忆。
结果
在AD患者中USP53表达升高。USP53敲除降低了CD68、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）、离子钙结合适配分子1（Iba1）和神经元核蛋白（NeuN）的表达，以及炎症介质白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的水平。USP53-/-小鼠的Tau蛋白积累减少，学习能力和记忆得到改善。体外实验表明USP53与NOTCH2之间存在蛋白质-蛋白质相互作用，抑制USP53可防止Aβ诱导的NOTCH2去泛素化。USP53敲除降低了Aβ诱导的炎症介质升高，并抑制了Aβ诱导的小胶质细胞中IKKβ/NFκB信号通路的激活。
结论
USP53通过NOTCH2介导，促进神经炎症的激活，从而加重AD小鼠的学习能力和记忆障碍。
引言
阿尔茨海默病（AD）是一种中枢神经系统（CNS）的神经退行性疾病，在老年人群中更为常见（1）。作为最常见的痴呆类型，AD的特点是进行性认知衰退、记忆丧失和行为改变，严重影响患者及其护理者的生活质量（1）。由于症状出现隐匿且缺乏明确的生物标志物，AD的早期诊断仍然具有挑战性，导致诊断和治疗延迟（2）。目前尚无有效的药物疗法能够阻止或逆转AD的进展，从而导致患者预后较差（3）。现有的AD治疗方法主要侧重于缓解症状（4）。因此，迫切需要新的治疗策略。
已经提出了多种假设来解释AD的机制，包括Aβ斑块形成和tau蛋白过度磷酸化，这些因素会引发神经炎症和突触功能障碍（5, 6, 7）。神经炎症主要由激活的小胶质细胞和星形胶质细胞驱动，进一步加剧神经元损伤和丢失，从而导致AD的进展（8, 9）。Akt/mTOR和NFκB等炎症通路以及NLRP3炎性小体的激活参与了AD的发展（9, 10）。深入理解这些通路有助于更好地管理疾病并发现新的药物，从而改善AD患者的预后。
泛素化和去泛素化是调节翻译后修饰、维持蛋白质稳态和蛋白质降解的关键生理过程（11, 12, 13）。泛素特异性蛋白酶（USPs）是一类去泛素化酶（13），与癌症、神经退行性疾病和传染病有关（13）。在AD小鼠模型中，USP30的上调促进了神经元细胞凋亡，并损害了学习和记忆（14）。USP13在AD小鼠的脑组织中过表达，并参与调节Tau蛋白的积累和清除（15）。USP53在多种组织中广泛表达，据报道其在神经病理性疼痛、炎症反应和精神分裂症中发挥作用（16）。然而，很少有研究将USP53与AD联系起来。本研究旨在探讨USP53及其相关信号通路在AD中的作用，为AD的病理机制提供新的理解，并为未来的治疗靶点提供可能。
章节摘录
细胞培养和处理
人小胶质细胞克隆3（HMC3）（17）购自上海Cellverse有限公司（Cellverse，中国）。小胶质细胞在含有10%胎牛血清（FBS，Merck KGaA）和1%青霉素-链霉素溶液（Procell，中国）的DMEM/F-12培养基中培养，培养条件为37°C和5% CO2。
根据先前研究的方案（18, 19），使用Aβ肽（1-42）合成Aβ寡聚体（oAβ）（Beyotime，中国）。合成的oAβ溶解在二甲基亚砜中
阿尔茨海默病中USP53表达升高
对一个公共单核RNA测序资源（GEO: GSE227223）的分析显示，来自217例阿尔茨海默病（AD）和226例对照组的尸检大脑的152,459个小胶质细胞核中，USP53的mRNA显著升高。这种转录水平的升高在组织水平上也得到了验证，USP53的mRNA表达在AD尸检大脑和5XFAD小鼠模型中也升高（图1A）。免疫荧光分析也证实了USP53蛋白的表达升高
讨论
AD对个人和社会都是日益严重的健康问题（22）。炎症介质会导致神经元退化和神经炎，这两种情况在某些AD患者中可能同时存在（23）。本研究发现，AD尸检大脑中USP53的mRNA和蛋白质表达均升高。在5XFAD小鼠中敲除USP53可抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的激活，并降低炎症介质IL-1β和TNF-α的水平，表明USP53参与了这些过程
结论
本研究结果表明，AD尸检大脑和5XFAD小鼠中USP53的mRNA和蛋白质表达均升高。抑制USP53可抑制神经炎症、小胶质细胞和星形胶质细胞的激活，防止神经元丢失。MWM测试显示，USP53敲除改善了5XFAD小鼠的学习能力和记忆。这些效应进一步证明是通过抑制NOTCH2的去泛素化来实现的。因此，AD中USP53的过度表达
CRediT作者贡献声明
张丽华：数据可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、方法学设计、研究实施、资金获取、数据分析、数据整理。邓静月：数据可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、方法学设计、研究实施、资金获取、数据分析、数据整理。何丹丹：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、项目协调
伦理批准
已获得深圳市光明区人民医院伦理委员会的伦理批准。
数据可用性
由于本研究未创建或分析新的数据，因此不适用数据共享。
资助
本研究得到了深圳市科技计划（JCYJ20240813152030039）的资助。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
