靶向CHI3L1单克隆抗体通过ERK/NF-κB通路抑制神经炎症改善Tg2576小鼠认知功能障碍

《Frontiers in Molecular Neuroscience》：CHI3L1 monoclonal antibody therapy mitigates cognitive impairment by inhibiting neuroinflammation through ERK and NF-κB pathway in Tg2576 mice

本研究发现，一种新型CHI3L1单克隆抗体（H1）可选择性透过血脑屏障，通过抑制ERK和NF-κB信号通路，显著减轻Tg2576阿尔茨海默病（AD）模型小鼠的Aβ沉积、神经炎症及记忆损伤。研究首次揭示CHI3L1与HAX1的调控关系，为AD的免疫治疗提供了新靶点。

　　

引言

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是以慢性脑内炎症为特征的神经退行性疾病。几丁质酶-3样蛋白1（Chitinase-3-like 1, CHI3L1）在慢性炎症疾病中表达上调，成为AD潜力治疗靶点。本研究探讨新型CHI3L1单克隆抗体H1对Tg2576转基因小鼠记忆损伤和神经炎症的抑制作用。

材料与方法

通过荧光成像证实H1可选择性透过血脑屏障。对Tg2576小鼠静脉注射H1（2 mg/kg，每周1次，持续1个月），通过水迷宫、探测试验和被动回避实验评估认知功能。采用蛋白质组学和基因表达谱分析揭示CHI3L1与HS1相关蛋白X-1（HAX1）的关联。

结果

3.1 CHI3L1 mAb改善Tg2576小鼠记忆功能障碍

H1治疗组逃避潜伏期（19.49±2.1 s）和游泳距离（1,530±110.2 cm）显著低于对照组（27.07±2.0 s；2,362±319.1 cm）。探测试验中H1组目标象限停留时间提升1.85倍，被动回避实验中进入暗室潜伏期延长1.55倍。

3.2 CHI3L1 mAb抑制Tg2576小鼠脑内淀粉样蛋白生成

硫黄素S染色显示H1组Aβ斑块沉积减少。ELISA检测发现海马区Aβ_1-42（16.41±2.7 pg/mg）和Aβ_1-40（106.5±0.9 pg/mg）水平显著降低。Western blot显示淀粉样前体蛋白（APP）和β-分泌酶1（BACE1）表达下降，β-分泌酶活性降低0.79倍。

3.3 CHI3L1 mAb的抗神经炎症作用

免疫组化显示H1组GFAP（星形胶质细胞标志物）和IBA-1（小胶质细胞标志物）阳性细胞数减少。qRT-PCR检测发现促炎细胞因子（IL-1β、IL-6）和M1型小胶质细胞标志物（CD32、CD68、CD86）mRNA表达下调。在Aβ诱导的BV-2小胶质细胞中，H1浓度依赖性降低一氧化氮（NO）产量及炎症蛋白表达。

3.4 对ERK和NF-κB信号通路的抑制作用

Western blot分析显示H1治疗降低Tg2576小鼠脑内磷酸化ERK1/2（p-ERK1/2）和磷酸化IκBα（p-IκBα）水平。在BV-2细胞中，H1抑制Aβ诱导的ERK和NF-κB通路激活。

3.5 CHI3L1 mAb抑制CHI3L1诱导的神经炎症反应

CHI3L1过表达BV-2细胞呈现炎症因子上调和M1型极化，H1处理可逆转该现象。值得注意的是，H1并未降低外源性CHI3L1的表达水平，表明其通过靶向作用阻断CHI3L1功能。

3.6 CHI3L1 mAb抑制CHI3L1诱导的HAX1表达

蛋白质组学筛选出26个CHI3L1相关蛋白，其中HAX1在CHI3L1过表达时显著上调。在Tg2576小鼠和Aβ诱导的BV-2细胞中，H1治疗均降低HAX1表达。机制研究表明，重组小鼠CHI3L1（rmCHI3L1）浓度依赖性上调HAX1，而NF-κB抑制剂（Bay 11-7082）处理可阻断该效应。

讨论

本研究首次证实CHI3L1单克隆抗体疗法可通过调控ERK/NF-κB-HAX1轴减轻AD病理特征。尽管需进一步评估H1的长期安全性和神经元保护机制，但靶向CHI3L1为AD的免疫调节治疗提供了新策略。

结论

CHI3L1 mAb H1通过多靶点作用改善AD模型小鼠认知功能，包括抑制Aβ生成、调节小胶质细胞极化、阻断炎症信号通路等。该研究为AD的病因治疗提供了实验依据，CHI3L1有望成为AD治疗的新兴靶点。