《Neuroscience Letters》：Prolonged β-adrenergic stimulation reduces β2-adrenergic receptor levels and limits astrocytic responsiveness during early amyloid pathology
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鲁普莎·罗伊·乔杜里（Rupsa Roy Choudhury）| 斯里什蒂·库什瓦哈（Srishti Kushwaha）| 史密莎·卡鲁纳卡兰（Smitha Karunakaran）印度科学研究所（Indian Institute of Science）脑研究中心，班加罗尔，印度
鲁普莎·罗伊·乔杜里（Rupsa Roy Choudhury）| 斯里什蒂·库什瓦哈（Srishti Kushwaha）| 史密莎·卡鲁纳卡兰（Smitha Karunakaran）
印度科学研究所（Indian Institute of Science）脑研究中心，班加罗尔，印度
摘要
早期阿尔茨海默病（AD）与去甲肾上腺素水平的下降以及星形胶质细胞调节功能的早期改变有关。β-肾上腺素信号通路将去甲肾上腺素活性与细胞外信号调节激酶（ERK）的激活以及星形胶质细胞的反应联系起来，但在早期淀粉样蛋白暴露期间持续存在的肾上腺素刺激的影响仍不清楚。在本研究中，野生型（WT）和APPSwe/PSEN1dE9（APP/PS1）小鼠从出生后第26天到第47天接受慢性口服异丙肾素（ISO）治疗。在3个月大时检测了海马区的肾上腺素信号传导和星形胶质细胞的反应。ISO暴露导致β2-肾上腺素受体（β2AR）蛋白水平降低和β-阿雷斯特因-1（β-arrestin-1）表达增加，这与受体脱敏相关的信号变化一致，而两种基因型的ERK磷酸化仍可检测到。WT小鼠表现出胶质纤维酸性蛋白（GFAP）表达增加，而APP/PS1小鼠尽管ERK激活程度相当，但其分子反应减弱。形态计量分析未发现星形胶质细胞结构出现明显变化。这些发现表明，持续的β-肾上腺素刺激与β2AR水平降低相关，而下游的ERK信号传导仍然存在，这表明在早期淀粉样蛋白病变期间星形胶质细胞对肾上腺素信号的响应可能受到限制。
引言
阿尔茨海默病（AD）发病前，海马区的稳态会先出现紊乱，随后才会出现明显的淀粉样蛋白沉积或神经元丢失 [1], [2], [3]。蓝斑（LC）的退化是AD最早的病理特征之一，它减少了前脑的去甲肾上腺素（NE）含量，并改变了海马回路的神经调节 [4], [5], [6]。由于星形胶质细胞将神经调节信号与代谢和炎症过程整合在一起，去甲肾上腺素水平的变化可能会影响疾病早期的胶质细胞功能 [6], [7], [8], [9]。
β-肾上腺素信号通路参与多种星形胶质细胞过程，包括代谢调节、细胞骨架动态和胶质细胞反应性 [10], [11], [12]。星形胶质细胞高密度表达肾上腺素受体，并通过调控糖原代谢、乳酸释放（12）以及反映在胶质纤维酸性蛋白（GFAP）结构中的细胞骨架组织的途径对NE作出反应（13）。在产生淀粉样蛋白的小鼠模型中，星形胶质细胞的变化很早就开始了，可溶性淀粉样蛋白-β（Aβ）寡聚体会在斑块形成之前引起局部胶质细胞活化（14）。这些观察结果表明，系统性的β-肾上腺素水平变化可能会影响早期淀粉样蛋白暴露期间的星形胶质细胞反应。β-肾上腺素受体信号通路参与能量代谢和胶质细胞反应性的调节，即使激动剂的脑部穿透能力有限，外周的肾上腺素刺激也可能通过已建立的自主神经和内皮途径影响中枢的去甲肾上腺素活性（15）。
在斑块形成前阶段，长期肾上腺素刺激的影响仍不明确。特别是，在早期淀粉样蛋白易感条件下，持续的安全尔腺素刺激是否会影响海马区的信号传导或星形胶质细胞的反应性尚不清楚。在这项研究中，我们使用口服异丙肾素（ISO）对野生型（WT）和APPSwe/PSEN1dE9（APP/PS1）小鼠进行了长期系统性的β-肾上腺素刺激，观察其对海马区信号传导和星形胶质细胞反应的影响。ISO以低剂量（0.05 g/L）连续21天通过饮用水给予，这种给药方式避免了高剂量给药引起的急性心血管或焦虑效应 [16], [17]，并模拟了持续性的系统性β-肾上腺素刺激。鉴于ISO的脑部穿透能力有限，观察到的效应主要可能是通过中枢去甲肾上腺素信号的间接调节产生的，而不是在海马区直接激活受体。我们在3个月大的时候评估了海马区信号传导标志物和与GFAP相关的星形胶质细胞特征，此时APP/PS1小鼠已表现出早期淀粉样蛋白病变（18）。
我们的结果表明，持续的安全尔腺素刺激导致β2-肾上腺素受体（β2AR）水平降低，同时保持细胞外信号调节激酶（ERK）信号传导，且在早期淀粉样蛋白病变期间星形胶质细胞对肾上腺素信号的响应受到限制。
章节片段
实验动物
雄性野生型和APP/PS1转基因小鼠（B6C3-Tg(APPSwe/PSEN1dE9)85Dbo/J；杰克逊实验室）在印度科学研究所（Indian Institute of Science）的中央动物设施中繁殖和饲养。小鼠在标准条件下饲养（12小时光照/黑暗周期，温度和湿度受控），食物和水可自由获取。除非另有说明，所有实验都在3个月大的雄性小鼠身上进行。所有程序均获得了机构动物伦理委员会的批准。
在3个月大的WT和APP/PS1小鼠中检测了海马区的β2AR表达。APP/PS1小鼠的海马区β2AR mRNA和蛋白水平总体呈下降趋势，但未达到统计显著性（补充图S2A–C）。CA1和CA3放射层（SR）的免疫荧光分析显示组织水平的β2AR信号也有类似的非显著趋势（补充图S2D）。
在星形胶质细胞水平上，β2AR荧光强度存在差异
长期β-肾上腺素刺激产生了与受体脱敏一致的调节结果，而下游信号仍可检测到。β-肾上腺素受体通路参与了星形胶质细胞的代谢和炎症调节 [22], [23]。经过21天的ISO暴露后，海马区的β2AR蛋白水平降低，β-阿雷斯特因-1水平升高，这与G蛋白偶联受体激酶（GRK）和β-阿雷斯特因依赖的脱敏机制一致
长期β-肾上腺素刺激降低了β2AR水平，同时保持了ERK信号传导，并在阿尔茨海默病前期限制了星形胶质细胞的反应性。
所有实验程序均获得了印度科学研究所（Indian Institute of Science，班加罗尔）的机构动物伦理委员会（IAEC；批准编号CAF/Ethics/919/2022）的批准。
鲁普莎·罗伊·乔杜里（Rupsa Roy Choudhury）：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法学、研究、正式分析。斯里什蒂·库什瓦哈（Srishti Kushwaha）：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法学、研究、正式分析。史密莎·卡鲁纳卡兰（Smitha Karunakaran）：撰写 – 审稿与编辑、撰写原始草稿、数据分析、可视化、监督、资源协调、项目管理、方法学、资金获取、概念构思。
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
