《CNS Neuroscience & Therapeutics》：Rapamycin Reduces Amyloid-β Plaques and Improves Behavioral Performance in a Sex-Dependent Manner in Mouse Models of Amyloidosis
编辑推荐：
本研究证实，早期口服mTOR抑制剂雷帕霉素能显著降低两种AD小鼠模型（5xFAD与hAPPNL-G-F）大脑中的Aβ斑块负荷，并改善海马依赖性记忆缺陷。其核心机制在于恢复小胶质细胞的吞噬和降解功能，特别是通过自噬途径促进脂滴清除，增强Aβ的降解能力。值得注意的是，这些病理和认知改善效应在雌性小鼠中更为显著。该研究为靶向小胶质细胞自噬通路的AD治疗策略提供了新证据。
文章内容总结
1 背景
阿尔茨海默病（AD）是最常见的痴呆类型，其主要病理特征包括细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块沉积和细胞内神经纤维缠结。现有疗法效果有限，因此寻找能够调节疾病进程的治疗策略迫在眉睫。雷帕霉素是一种mTOR抑制剂，具有免疫调节特性，可能通过恢复小胶质细胞功能来缓解AD病理。然而，其具体作用机制，尤其是对小胶质细胞功能的影响，尚不完全清楚。本研究旨在探讨雷帕霉素在两种互补的AD小鼠模型中对Aβ病理、神经炎症和认知功能的影响，并利用原代培养和细胞系考察其对小胶质细胞的直接作用。
2 材料与方法
研究采用了两种不同的AD小鼠模型：5xFAD和hAPPNL-G-F小鼠。在2月龄时，小鼠被随机分为对照组和雷帕霉素处理组，持续给药90天。行为学测试（旷场实验、Y迷宫和情境恐惧条件反射）在约4.7月龄时进行。随后获取脑组织，通过多种技术进行分析：使用X34染色进行Aβ斑块定量分析；通过免疫荧光评估神经炎症（CD68/IBA1阳性小胶质细胞活化和GFAP阳性星形胶质细胞增生）和自噬底物p62；对皮质组织进行RNA测序分析；以及进行体外细胞实验（包括原代小胶质细胞的Aβ吞噬和降解能力评估，以及雷帕霉素或自噬抑制剂对油酸预处理的BV2小胶质细胞系中脂滴清除机制的分析）。
3 结果
3.1 饮食雷帕霉素降低AD小鼠的mTOR活性及下游信号
Western blot分析显示，雷帕霉素显著降低了两种AD模型小鼠脑内磷酸化mTOR（p-mTOR）的水平。免疫荧光分析进一步表明，雷帕霉素处理显著降低了脑内Aβ斑块附近小胶质细胞中mTOR下游靶点pS6的水平，证实其有效抑制了脑内mTOR通路活性。
3.2 雷帕霉素改善AD小鼠的Aβ病理
X34染色分析发现，雷帕霉素处理显著减少了雌性5xFAD小鼠大脑中的Aβ斑块负荷和斑块大小，而雄性小鼠的斑块大小也有明显减小。在hAPPNL-G-F模型中，雷帕霉素则显著降低了雌雄小鼠的斑块负荷和大小。这些结果表明雷帕霉素能有效改善AD小鼠的Aβ病理，且效果具有性别和模型差异性。
3.3 雷帕霉素减轻AD小鼠的认知缺陷
行为学测试结果显示，雷帕霉素处理改善了雌性5xFAD和hAPPNL-G-F小鼠在Y迷宫中的自发交替行为（空间工作记忆指标）。在5xFAD小鼠的情境和线索恐惧条件反射测试中，雷帕霉素显著增加了雌性小鼠的僵直时间。然而，在雄性5xFAD小鼠和hAPPNL-G-F小鼠的恐惧记忆测试中，未观察到显著改善。雷帕霉素对所有小鼠的总体活动距离和焦虑样行为均无影响。这表明雷帕霉素对认知的益处，尤其是海马依赖性任务，主要体现在雌性AD模型小鼠中。
3.4 雷帕霉素减轻AD小鼠的淀粉样斑块相关毒性
免疫荧光分析显示，雷帕霉素显著增加了雌性5xFAD小鼠大脑中的CD68+/IBA1+面积比，表明增强了小胶质细胞的吞噬活性。同时，雷帕霉素显著减少了雌性5xFAD小鼠和hAPPNL-G-F两种性别小鼠中的溶酶体相关膜蛋白（LAMP1）免疫反应性，意味着营养不良性神经突的减少。此外，雷帕霉素还显著减少了雌性5xFAD和hAPPNL-G-F小鼠的胶质纤维酸性蛋白（GFAP）阳性区域，表明神经炎症得到缓解。这些结果共同说明，雷帕霉素能够增强小胶质细胞吞噬作用，减少营养不良性神经突，并抑制神经炎症，其中对雌性小鼠的效果最为显著。
3.5 雷帕霉素通过调节脂质代谢和吞噬作用恢复AD小鼠的稳态
对5xFAD小鼠皮质组织的RNA测序分析显示，雷帕霉素处理导致了差异表达基因的显著变化。功能通路富集分析表明，吞噬体和脂质代谢途径发生了显著改变。关键脂质代谢相关基因（如Pla2g3, Etnppl, Pla1a）和吞噬相关基因（如H2-Q7, Itgb3, Tlr2, Fcgr2b, Cybb）的表达谱变化具有性别差异，雷帕霉素对雌性小鼠基因表达的改变更为明显。此外，研究发现雷帕霉素并未显著影响与Aβ代谢或降解相关的基因和蛋白水平，表明其作用机制不依赖于直接调节淀粉样前体蛋白（APP）加工或Aβ合成/降解途径。
3.6 雷帕霉素通过自噬依赖性降解增强脂滴清除
体外实验发现，雷帕霉素以浓度依赖性的方式减少了BV2小胶质细胞中的脂滴大小。使用自噬抑制剂氯喹（CQ）后，雷帕霉素的促脂质清除作用被完全阻断。Western blot结果证实，雷帕霉素降低了p62水平并增加了LC3B-II/I比率，表明自噬通量增强。这些结果表明，雷帕霉素通过自噬依赖性降解途径促进小胶质细胞的脂滴清除。
3.7 雷帕霉素促进小胶质细胞募集和Aβ的自噬清除
免疫组织化学显示，雷帕霉素处理后，5xFAD和雌性hAPPNL-G-F小鼠皮质中小胶质细胞（PU.1阳性）密度显著降低，但斑块周围的小胶质细胞聚集显著增强。同时，斑块周围小胶质细胞中p62的积累显著减少。体外实验进一步表明，雷帕霉素预处理虽未改变原代小胶质细胞对pHrodo标记的Aβ的摄取，但显著加速了FAM标记的Aβ的降解。这些结果说明，雷帕霉素能够将小胶质细胞募集到Aβ斑块周围，并通过增强其自噬能力来促进Aβ的降解，从而改善清除效率。
4 讨论
本研究证实，在AD病理的早期“机会窗口期”启动雷帕霉素治疗，可有效减少斑块负荷并稳定行为表现。研究阐明了雷帕霉素通过恢复小胶质细胞功能来发挥治疗作用的机制，具体表现为增强自噬、促进脂质代谢和改善吞噬/降解能力。一个关键的发现是雷帕霉素在5xFAD雌性小鼠中表现出更强的疗效，这可能是由于高病理背景下雌性小鼠基线病理更严重，以及雷帕霉素药代动力学的性别差异所致。本研究强调了在开发针对AD的mTOR靶向疗法时，将性别作为生物学变量的重要性。
5 结论
总之，早期雷帕霉素治疗通过整合脂质稳态和自噬清除功能，恢复了小胶质细胞功能。本研究首次提供了体内外整合证据，证明雷帕霉素能够以性别依赖性的方式“唤醒”小胶质细胞的降解能力。这一发现为开发针对AD的mTOR靶向疗法提供了新的见解。
