《Life Sciences》：Orphan G protein–coupled receptor 3 as a potential modulator of microglial inflammatory responses: implications for tau-associated neuroinflammation in Alzheimer's disease
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阿尔茨海默病（AD）中孤儿GPCR调控神经炎症机制研究通过转录组分析发现Gpr3、Gpr6和Gpr12在AD患者海马组织中显著上调，结合动物模型和体外实验证实Gpr3抑制可缓解tau诱导的微胶质炎症反应，降低NF-κB和TNF-α等促炎因子水平。
阿斯玛·索巴尼（Asma Sobhani）|纳尔杰斯·卡图恩·沙巴尼·萨德（Narjes Khatoun Shabani Sadr）|库罗什·沙帕桑德（Koorosh Shahpasand）|贾瓦德·米尔纳贾菲-扎德（Javad Mirnajafi-Zadeh）|梅赫拉达德·贝赫马内什（Mehrdad Behmanesh）
伊朗德黑兰塔比亚特莫达雷斯大学（Tarbiat Modares University）生物科学学院遗传学系
摘要 引言 神经炎症主要由小胶质细胞的激活驱动，是阿尔茨海默病（AD）的核心病理特征。病理性的tau蛋白是AD中炎症激活的关键因素之一；然而，调控小胶质细胞炎症反应的上游因子尚未完全明了。孤儿G蛋白偶联受体（GPCRs）作为新兴的神经免疫调节剂，其在tau介导的神经炎症中的具体作用尚未得到充分研究。本研究探讨了某些孤儿GPCRs作为这种反应调节因子的作用。
方法 通过对AD患者死后海马组织的转录组分析，识别出异常表达的孤儿GPCRs，并进一步进行功能网络分析。关键发现通过顺式P-tau诱导的tau病变小鼠模型以及顺式P-tau刺激的BV-2小胶质细胞培养进行了验证，验证方法包括免疫荧光、qPCR、Western blotting和ELISA。功能相关性通过DNA酶介导的Gpr3敲低实验进行评估。
结果 转录组分析显示，Gpr3、Gpr6和Gpr12在AD海马组织中显著上调，网络分析表明它们参与了炎症信号通路。在顺式P-tau模型中，海马神经炎症伴随着小胶质细胞激活、炎症标志物增加以及受体表达上调。免疫荧光显示GPR3表达增加与小胶质细胞激活存在空间关联。体外实验中，顺式P-tau刺激BV-2小胶质细胞可诱导Gpr3表达，其下调在转录和信号传导水平上均减少了炎症反应，包括NF-κB蛋白水平降低、AKT磷酸化调节以及TNF-α和IL-6分泌减少。
结论 这些发现支持GPR3在AD相关病理条件下调节小胶质细胞炎症反应中的潜在作用，突显了其作为治疗适应不良神经炎症靶点的潜力。
引言 阿尔茨海默病（AD）是最常见的神经退行性疾病，也是全球痴呆的主要原因，临床表现为进行性记忆障碍和认知能力下降。病理学上，AD的特征是细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块和由过度磷酸化的tau蛋白组成的细胞内神经纤维缠结（NFTs）的积累。过去十年间，越来越多的证据表明神经炎症是AD的第三个核心特征，它不仅是一种被动反应，还是疾病进展的主动驱动因素[1]。全基因组关联研究（GWAS）已确定多个与免疫相关的基因作为AD的重要遗传风险因素，强调了免疫失调在疾病发病机制中的重要作用[2]。
在生理条件下，神经炎症是一种保护性的、短暂的反应，旨在恢复体内平衡。然而，在AD患者的大脑中，这种反应变得慢性且适应不良，导致突触丢失和神经元死亡[3]。小胶质细胞作为中枢神经系统（CNS）的驻留免疫细胞，在这一过程中起着核心作用[4]。虽然它们最初具有保护功能，如清除细胞碎片和病理蛋白，但持续的病理刺激会使其转变为适应不良的促炎表型。这种转变表现为吞噬能力下降、神经毒性介质分泌增加以及细胞内通路（特别是核因子κB（NF-κB）通路的激活。NF-κB是一种关键的转录调节因子，被Aβ寡聚体和tau聚集物显著激活，导致促炎细胞因子（尤其是肿瘤坏死因子α（TNF-α）的持续上调，进一步加剧神经元损伤并加速突触功能障碍[5],[6],[7]。
鉴于以Aβ为中心的疗法临床效果有限，转向调节神经免疫通路提供了一种有前景的替代策略[8]。在AD相关的各种病理刺激中，tau聚集已被证明能强烈触发适应不良的免疫激活。错误折叠和过度磷酸化的tau聚集物可以直接刺激小胶质细胞，引发促炎级联反应，包括细胞因子释放和炎性体激活，从而加重神经元损伤[9]。这些观察结果强调了识别tau相关压力下驱动炎症反应的上游分子机制的重要性。深入理解这些机制对于开发更有效、更具针对性的治疗策略至关重要。
在这方面，G蛋白偶联受体（GPCRs）作为最大的细胞表面受体家族，正成为调节小胶质细胞身份和功能的关键因子[10]。最近的研究表明，特定的GPCRs可以在AD模型中主动驱动小胶质细胞状态的转录重编程，形成保护性或疾病相关的表型[11]。GPCRs是高度可药物化的靶点，超过三分之一的FDA批准药物都针对这些受体，它们能够调节关键的细胞内信号通路，包括PI3K/Akt和NF-κB通路，这些通路控制着细胞因子的产生和细胞存活[10],[12],[13]。在tau病理学背景下，包括CX3CR1、FPR2和CMKLR1在内的几种小胶质细胞GPCRs已被证明能介导由病理tau蛋白引发的炎症反应，突显了GPCR依赖性信号传导在tau相关神经炎症中的重要性[14]。然而，在AD相关的神经炎症过程中，孤儿GPCRs（具有未鉴定或定义不明确的内源性配体的受体）的具体贡献仍大部分未被探索[15],[16]。
孤儿受体中的A类亚家族（包括GPR3、GPR6和GPR12）具有显著的序列同源性，主要在中枢神经系统（CNS）中表达[17]。GPR3之前已被认为与AD病理有关，主要是通过其调节γ-分泌酶活性和Aβ生成的能力[18]。然而，GPR3或其相关家族成员是否在AD相关的病理条件下（包括tau相关压力）参与神经炎症反应仍不清楚。了解这些受体的作用至关重要，因为它们可能成为调节AD中慢性炎症激活的新“可药物化”调控点。
在这项研究中，我们探讨了选定孤儿GPCRs在AD相关神经炎症中的作用，特别关注GPR3。鉴于小胶质细胞在介导炎症反应中的核心作用，我们试图明确GPR3在tau相关病理条件下对小胶质细胞炎症信号传导的贡献。为此，我们将人类AD海马组织的转录组分析与顺式P-tau诱导的tau病变模型验证以及BV-2小胶质细胞中的机制研究相结合。这种多层次的方法旨在阐明孤儿GPCR介导的信号通路在神经炎症调节中的作用，并填补AD相关神经免疫信号传导中的关键空白。
部分片段 差异基因表达分析 为了系统地识别可能参与AD神经炎症的孤儿GPCRs，我们扩展了之前发表的生物信息学流程[19]，增加了专门针对孤儿GPCRs的过滤步骤。具体来说，我们从基因表达组学数据库（GEO）中检索了来自AD患者和认知健康、年龄匹配的对照组的海马组织RNA测序（RNA-seq）数据集。三个公开可用的数据集包括：
GSE67333 、
GSE184942 通过计算机模拟转录组分析鉴定GPR3、GPR6和GPR12作为候选靶点 无监督的主成分分析（PCA）显示AD样本和对照组样本在PC1和PC2维度上有明显分离，这两者共同解释了58%的变异（图1A）。这种明显的分离表明两组之间孤儿GPCR相关基因表达谱存在显著差异。log2变化幅度≥0.5且调整后的p值≤0.05的基因被视为显著失调，并通过火山图进行分析可视化（图1B）。
讨论 神经炎症越来越多地被认为是AD发病机制的核心驱动因素，而不仅仅是次要的旁观者[1]。这一过程的核心是适应不良的小胶质细胞激活，这种激活在面对如过度磷酸化的tau等病理刺激时，会持续产生神经毒性细胞因子[4]。虽然下游的炎症后果已被充分研究，但将小胶质细胞从生理监视状态转变为持续激活状态的上游分子调节因子尚未完全明了
结论 揭示AD中炎症反应的潜在上游调节因子扩展了我们对神经免疫机制的理解，并为靶向干预开辟了新的途径。总体而言，我们的发现表明GPR3是tau相关病理条件下小胶质细胞炎症反应的候选调节因子。通过整合转录组学、体内和体外方法，我们证明了Gpr3在tau相关神经炎症条件下上调，其抑制作用可以减轻炎症反应
CRediT作者贡献声明 阿斯玛·索巴尼（Asma Sobhani）： 撰写原始稿件、可视化、软件使用、方法学设计、实验设计、数据分析、概念构建。纳尔杰斯·卡图恩·沙巴尼·萨德（Narjes Khatoun Shabani Sadr）： 撰写原始稿件、可视化、软件使用、方法学设计、实验设计、数据分析、概念构建。库罗什·沙帕桑德（Koorosh Shahpasand）： 资源提供、方法学设计。贾瓦德·米尔纳贾菲-扎德（Javad Mirnajafi-Zadeh）： 撰写与编辑、验证、监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法学设计、实验设计。
伦理声明 所有实验均遵循《塔比亚特莫达雷斯大学实验动物护理和使用指南》进行，并获得了“塔比亚特莫达雷斯大学伦理委员会”的批准（IR.MODARES.REC.1400.217）。
资金来源 本研究得到了“认知科学和技术委员会”[资助编号：11316和12284]以及塔比亚特莫达雷斯大学 研究事务部的支持。
致谢 作者衷心感谢认知科学和技术委员会 （CSTC）和伊朗国家科学基金会 （INSF）提供的财务和后勤支持。
