《Neurotherapeutics》：Microglial GM3 accumulation impairs Aβ phagocytic activity and promotes neuroinflammation in Alzheimer's disease
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本研究针对阿尔茨海默病(AD)中小胶质细胞功能失调的机制展开探索，发现β-己糖胺酶A(HexA)亚基Hexa/Hexb上调导致GM3神经节苷脂在溶酶体累积，进而损害Aβ吞噬活性并促进神经炎症。通过AAV介导的微胶质细胞特异性基因敲低实验，证实抑制HexA可改善5xFAD小鼠认知功能并减轻病理特征，提示HexA可作为AD治疗新靶点。
随着全球老龄化进程加速，阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）已成为严峻的公共卫生挑战。据统计，2020年美国约有600万AD患者，预计到2050年将增长至1400万人。该疾病不仅给患者家庭带来沉重负担，全球医疗开支在2023年已达3400亿美元，若无有效治疗手段，2050年可能突破2万亿美元。AD的典型病理特征包括β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块沉积、神经纤维缠结和慢性神经炎症。近年来，脂质代谢异常在AD发病机制中的作用日益受到关注。
小胶质细胞作为中枢神经系统的免疫细胞，在AD进程中扮演着双重角色：早期通过吞噬Aβ发挥保护作用，晚期却转为促进炎症的毒性状态。然而，驱动小胶质细胞功能转换的关键分子机制尚未完全阐明。首尔大学药学院研究团队在《Neurotherapeutics》发表的研究中，发现小胶质细胞内GM3神经节苷脂的异常累积可能是连接脂代谢紊乱与AD病理的关键环节。
为揭示GM3累积的细胞来源与分子机制，研究人员整合运用单核RNA测序（snRNA-seq）、蛋白质组学、免疫组织化学、原代细胞培养与病毒载体技术。通过分析5xFAD转基因小鼠模型及人类AD患者脑组织数据库，发现Hexa和Hexb基因（编码溶酶体β-己糖胺酶A的α/β亚基）在微胶质细胞中特异性上调。体外实验表明，过表达Hexa/Hexb会引发溶酶体GM3累积，导致Aβ吞噬功能受损和促炎细胞因子分泌增加。更重要的是，通过AAV5载体介导的微胶质细胞特异性基因敲低技术，在5xFAD小鼠中抑制Hexa/Hexb表达后，不仅降低GM3水平，还显著改善认知功能、减少Aβ斑块沉积并缓解神经炎症。
GM3神经节苷脂累积与HexA表达上调的相关性
通过RT-qPCR检测发现，5xFAD小鼠脑皮质和海马区Hexa/Hexb mRNA水平显著升高，且女性个体表达量高于男性。人类AD患者脑组织数据库分析进一步证实HEXA基因在女性患者内嗅皮质和海马区特异性上调。蛋白质组学数据显示，这种上调现象在Aβ驱动的5xFAD和APPNLGF小鼠模型中呈现进展性增强，而在tau蛋白病变的JNPL3模型中未出现，提示HexA上调与Aβ病理特异性相关。
微胶质细胞中Hexa/Hexb的特异性高表达
snRNA-seq分析显示，在皮质和海马区，Hexa/Hexb在微胶质细胞中的表达量显著高于其他神经细胞类型。免疫荧光染色证实5xFAD小鼠微胶质细胞内HexA/HexB蛋白表达增加，且GM3与微胶质细胞标志物Iba1共定位信号增强，女性个体累积程度更为显著。
Hexa/Hexb过表达对微胶质细胞功能的调控
在BV2细胞系和原代微胶质细胞中过表达Hexa/Hexb，通过免疫细胞化学观察到溶酶体GM3累积。功能实验表明，过表达组对FITC标记的Aβ吞噬能力下降，同时促炎细胞因子IL-6和TNF-α mRNA表达上调，而抗炎因子IL-10和TGF-β无显著变化。
微胶质细胞特异性敲低Hexa/Hexb的干预效果
通过立体定向注射AAV5-microRNA30-shRNA载体，实现5xFAD小鼠微胶质细胞Hexa/Hexb特异性敲低。新颖物体识别测试显示，干预组辨别指数恢复至野生型水平。脑组织免疫染色显示Aβ斑块负荷减轻，Iba1阳性微胶质细胞和GFAP阳性星形胶质细胞活化程度显著降低。
该研究首次揭示微胶质细胞HexA-GM3轴在AD病理进程中的关键作用。HexA介导的GM3累积不仅损害小胶质细胞的Aβ清除能力，还促进神经炎症反应，形成恶性循环。值得注意的是，女性AD患者和小鼠模型中更显著的HexA上调与GM3累积现象，为理解AD性别差异提供了新视角。尽管GM3在神经元中的毒性作用已有报道，但本研究通过细胞特异性调控策略，证明微胶质细胞GM3累积足以驱动AD相关功能障碍。
研究存在的局限性包括HexA/B上游调控机制尚未明确，GM3影响吞噬功能的具体信号通路有待解析。此外，HexA在星形胶质细胞和神经元中的轻度上调提示GM3病理可能存在跨细胞协同效应。这些发现为开发微胶质细胞靶向的HexA调节剂提供了理论依据，未来可能通过精准调控GM3代谢延缓AD进程。
