《Neurobiology of Disease》：Tissue-specific immune and MAPK signatures in models of reduced Progranulin and Western diet
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本研究针对额颞叶痴呆（FTD）中颗粒蛋白前体（GRN）基因突变携带者发病年龄异质性高、环境因素作用不明的问题，通过构建Grn+/?（模拟人类单倍剂量不足）和Grn?/?小鼠模型，结合高脂高糖（HFHC）饮食干预，系统揭示了基因剂量与西方饮食互作诱导的脑-外周免疫代谢差异。发现Grn完全缺失通过增强脑内抗原呈递及单细胞MHCII表达抵抗肥胖，而Grn+/?小鼠则表现为外周代谢激素紊乱、肠道屏障损伤及前额叶皮层MAPK信号通路早期激活，为FTD前驱期生物标志物识别及饮食干预策略提供了实验依据。
在神经退行性疾病研究领域，额颞叶痴呆（Frontotemporal Dementia, FTD）作为最常见的早发性痴呆类型，具有高度的遗传异质性和临床表现多样性。其中，编码颗粒蛋白前体（Progranulin, PGRN）的GRN基因突变是家族性FTD的重要致病因素，约占家族性病例的20%。值得注意的是，携带GRN突变个体往往表现为单倍剂量不足（即PGRN蛋白水平减半），而非完全缺失，且其发病年龄存在显著差异，提示环境因素可能在其中扮演“二次打击”角色。然而，当前大多数基础研究依赖于Grn完全敲除（Grn?/?）小鼠模型，该模型虽能模拟部分神经炎症表型，却难以再现人类患者单倍剂量不足的早期病理生理特征，尤其缺乏对基因-环境互作机制的系统解析。
为填补这一空白，美国佛罗里达大学医学院神经科学系的Andrea R. Merchak等研究人员在《Neurobiology of Disease》上发表论文，创新性地采用Grn+/?（杂合子）与Grn?/?（纯合子）小鼠，并施加为期两个月的高脂高碳水化合物（High-Fat High-Carbohydrate, HFHC）饮食干预，模拟西方饮食模式，旨在揭示基因剂量依赖性的免疫代谢应答差异。研究聚焦中年（5-6月龄）小鼠，重点关注外周代谢、肠道免疫、脑内炎症细胞浸润及前额叶皮层转录组变化，试图捕捉FTD前驱期的早期生物学标志。
研究团队通过多技术联用策略开展系统性分析：首先利用胰岛素/葡萄糖耐量试验评估全身代谢状态；通过流式细胞术定量脑组织及外周免疫细胞亚群（如树突状细胞、单核细胞等）；采用RT-qPCR和多重免疫检测分析肠道细胞因子谱及紧密连接蛋白表达；对前额叶皮层组织进行RNA测序（RNA-seq）以挖掘差异表达基因及信号通路；并借助磷酸化抗体芯片验证MAPK通路关键蛋白的活化状态。
3. 结果
3.1. 完全性PGRN缺失抵抗饮食诱导的肥胖，而杂合子小鼠代谢表型与野生型相似
Grn?/?小鼠在HFHC饮食干预后体重增加幅度和性腺脂肪垫质量显著低于野生型及Grn+/?小鼠，且出现胰岛素抵抗，这与既往报道中PGRN缺失导致脂肪沉积减少的代谢重塑一致。相反，Grn+/?小鼠的体重变化、脂肪积累及基础血糖水平与野生型无差异，提示部分PGRN保留即可维持基本代谢稳态。
3.2. Grn+/?小鼠外周代谢激素对HFHC饮食应答减弱
血浆检测发现，HFHC饮食仅引起野生型小鼠瘦素、胰岛素和KGCRO（一种代谢调节因子）水平升高，而Grn+/?小鼠中这些激素变化被显著抑制。海马体和丘脑的代谢激素水平未受基因型影响，表明PGRN单倍剂量不足主要扰动外周代谢调控，而非中枢能量感应。
3.3. 脑内免疫细胞浸润呈现基因剂量依赖性分化
流式分析显示，Grn?/?小鼠在HFHC饮食后脑内树突状细胞数量增加，且其MHCII（主要组织相容性复合体Ⅱ类分子）表达强度受饮食调控，提示完全性PGRN缺失导致脑内抗原呈递系统对代谢应激高度敏感。Grn+/?小鼠则表现为Ly6Clo单核细胞数量增多，但其MHCII+比例较低，表明免疫应答偏向惰性状态。
3.4. 肠道炎症屏障损伤与局部细胞因子失调
结肠转录组分析发现，Grn+/?小鼠在HFHC饮食后紧密连接蛋白（Tjp）表达下调，同时肿瘤坏死因子（TNF）转录本升高，提示肠道屏障完整性受损。小肠蛋白检测进一步显示Grn+/?小鼠的IFNγ、CXCL1、IL-4、IL-5等炎症因子水平降低，反映Ⅰ/Ⅱ型免疫应答受到抑制。代偿性基因Gpnmb仅在Grn?/?小鼠中上调，未在杂合子中激活。
3.5. 前额叶皮层MAPK信号通路早期激活
RNA-seq分析揭示，Grn+/?小鼠前额叶皮层中MAPK通路相关基因（如Junb、Dusp1、Csrnp1）表达下调，且HFHC饮食加剧该通路成员的磷酸化水平。抗体芯片验证了促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应在Grn单倍不足背景下的过度活化，提示神经元内应激信号通路可能为FTD前驱期敏感指标。
本研究通过精细的基因剂量-环境互作模型，首次系统比较了Grn+/?与Grn?/?小鼠在西方饮食挑战下的免疫代谢分化表型。重要发现在于：Grn完全缺失模型虽能模拟部分神经炎症特征，但其代谢表型（如肥胖抵抗）与人类FTD-GRN患者不符；而Grn+/?小鼠更贴近人类单倍剂量不足状态，其在HFHC饮食后出现外周代谢适应、肠道屏障损伤及前额叶MAPK信号早期激活，这些变化可能作为FTD前驱期的潜在生物标志。研究强调，针对GRN突变携带者，控制西方饮食模式或可延缓发病进程，同时呼吁未来研究更多采用杂合子模型以提升临床转化价值。该工作为理解基因-环境互作在神经退行性疾病中的作用提供了多层次证据，对开发早期干预策略具有重要启示。
