揭示miR-34a在阿尔茨海默病小鼠模型中的新角色：抑制核酸感知与I型干扰素信号通路从而调控小胶质细胞功能

《Frontiers in Immunology》：MiR-34a deficiency enhances nucleic acid sensing and type I IFN signaling in a mouse model of Alzheimer’s disease

本篇研究聚焦于微小RNA-34a（miR-34a）在阿尔茨海默病（AD）病理中的双重作用。通过构建miR-34a全敲除（KO）的Tg-SwDI AD小鼠模型，研究者发现miR-34a缺失可改善小鼠空间长时记忆，此现象与脑皮层不溶性Aβ42/Aβ40比值降低、干扰素刺激基因（ISG）及核酸感知受体表达上调相关。体内外实验共同揭示，miR-34a通过抑制小胶质细胞向干扰素反应性小胶质细胞（IRM）状态转化，在AD神经炎症与认知功能调节中扮演关键角色。

　　

miR-34a敲除增强阿尔茨海默病模型小鼠的探索行为与空间记忆

研究者首先通过行为学实验评估了miR-34a在AD模型小鼠认知功能中的作用。在旷场实验中，miR-34a敲除（KO）组小鼠在中心区域活动时间更长、在周边区域活动时间更短，且移动缓慢的时间增加、静止时间减少，这些结果表明miR-34a敲除降低了小鼠的焦虑样行为，使其更具探索性。在高架十字迷宫测试中，Tg-SwDI转基因小鼠表现出更冒险的探索行为，而这种效应在miR-34a KO组中被放大。最重要的发现来自莫里斯水迷宫测试。虽然Tg-SwDI小鼠在5天的获得性训练中表现出学习能力缺陷，但在随后的探针试验中，miR-34a KO小鼠（无论是非转基因还是Tg-SwDI小鼠）在目标象限停留时间的百分比均显著高于对应的miR-34a野生型（WT）小鼠。这清晰地表明，miR-34a的缺失改善了小鼠的空间长时记忆。

miR-34a敲除降低Tg-SwDI小鼠脑皮层不溶性Aβ₄₂与Aβ₄₀的比值

为了探究认知改善是否与AD典型病理Aβ沉积相关，研究者检测了小鼠脑内的Aβ水平。免疫组化染色显示，在13月龄Tg-SwDI小鼠的海马齿状回，miR-34a KO并未改变Aβ斑块的负荷面积。然而，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）对脑皮层Aβ的定量分析揭示了更细微的变化。miR-34a KO显著增加了Tg-SwDI小鼠脑皮层中的可溶性Aβ₄₀以及不溶性Aβ₄₀和Aβ₄₂的总量。尽管Aβ总量增加，但一个关键的病理指标——脑皮层不溶性Aβ₄₂与Aβ₄₀的比值——在miR-34a KO小鼠中显著降低。由于Aβ₄₂/Aβ₄₀比值升高会驱动Aβ混合物形成更具神经毒性的寡聚体，此比值的降低可能与认知改善相关。研究进一步发现，miR-34a KO小鼠脑皮层中干扰素诱导跨膜蛋白3（IFITM3）的表达水平升高，而IFITM3已知能增强γ-分泌酶活性，这可能部分解释了Aβ总量的增加。

miR-34a敲除增强Tg-SwDI小鼠的小胶质细胞活化

小胶质细胞是大脑中主要的免疫细胞，在AD中扮演复杂角色。通过离子钙接头蛋白1（IBA1）免疫荧光染色对海马齿状回进行分析，发现miR-34a KO显著增加了Tg-SwDI小鼠中IBA1阳性小胶质细胞的总数量。形态计量学分析进一步显示，miR-34a KO组小胶质细胞的胞体与细胞大小的比值也显著增加，这是小胶质细胞活化的一个标志。这些结果直接表明，miR-34a缺失促进了AD模型中小胶质细胞的激活。

RNA测序揭示：miR-34a敲除激活Tg-SwDI小鼠的I型干扰素信号通路

为了从分子层面深入理解miR-34a的作用机制，研究者对小鼠海马组织进行了批量RNA测序（RNA-seq）和生物信息学分析。差异表达基因分析显示，与miR-34a WT Tg-SwDI小鼠相比，miR-34a KO Tg-SwDI小鼠中差异表达基因的数量增加了近两倍，其中大部分为上调基因。基因集富集分析（GSEA）明确指出，在miR-34a KO Tg-SwDI小鼠中，最显著的富集通路是“I型干扰素信号通路”和“细胞对I型干扰素的反应”。火山图清晰地展示了一大批干扰素刺激基因（ISG）的上调，包括^Oas1a、^Stat2、^Irf7、^Isg15、^Irf9等。同时，与核酸感知相关的受体基因，如^Tlr3、^Ifih1（MDA5）、^Ddx58（RIG-I）等的表达水平也显著升高。这些基因共同构成了干扰素反应性小胶质细胞（IRM）的核心基因特征。此外，RNA-seq数据也显示，疾病相关小胶质细胞（DAM）的标志物，如^Apoe、^Tyrobp、^Trem2、^Clec7a等，在miR-34a KO小鼠中表达上调。值得注意的是，集落刺激因子1受体（CSF1R）的mRNA和蛋白水平在KO小鼠中大幅增加，而CSF1R是miR-34a已验证的靶基因，其信号通路促进小胶质细胞增殖和存活。

体外实验验证：miR-34a敲低增强TLR7激动剂刺激下小胶质细胞的I型干扰素信号

为了在细胞水平上验证miR-34a对I型干扰素通路的调控作用，研究使用了小鼠小胶质细胞系BV2和原代小胶质细胞。利用miR-34a抑制剂成功敲低细胞内miR-34a表达后，用Toll样受体7（TLR7）激动剂Gardiquimod刺激细胞。结果显示，在miR-34a敲低的BV2细胞和原代小胶质细胞中，Gardiquimod处理诱导的多个ISG（如^Ccl5、^Cxcl10、^Ifit1/2/3、^Ifitm3、^Isg15、^Oas1a/b、^Irf7）的表达水平，均比对照组显著增强。此外，miR-34a敲低的原代小胶质细胞培养基中I型干扰素β（IFN-β）的水平也升高。这些体外实验有力地证明，miR-34a是小胶质细胞中TLR7诱导的I型干扰素信号通路的一个负调控因子。

讨论与结论

本研究通过整合体内动物模型和体外细胞实验，系统阐述了miR-34a在AD中的新功能。与之前在某些AD模型中发现miR-34a缺失减少Aβ沉积的报道不同，本研究在Tg-SwDI模型中观察到Aβ总量增加但Aβ₄₂/Aβ₄₀毒性比值降低的现象，这可能是认知功能得以改善的关键因素之一。研究的核心创新点在于首次发现miR-34a缺失能强烈激活AD小鼠脑内的核酸感知和I型干扰素信号通路，并促使小胶质细胞向表达大量ISG的状态转变。I型干扰素信号在神经系统中作用复杂，既有研究提示其可能参与发育期的神经环路修剪以维持稳态，也有报道其与慢性神经炎症相关。本研究结果显示，在AD背景下，由miR-34a缺失驱动的、增强的I型干扰素信号与认知改善并存，提示该通路可能在此特定情境下发挥了保护性作用。综上所述，本研究表明miR-34a通过抑制小胶质细胞向干扰素反应性状态（IRM）转化，在调节AD的神经炎症、Aβ代谢及认知功能中扮演了关键角色。这为理解AD的发病机制和寻找新的治疗靶点提供了新的视角。