磷脂酶Cγ2的两种变异可对AD发病产生相反影响

撰文 | Qi

许多已鉴定的阿尔茨海默症（AD）风险基因与小胶质细胞介导的免疫反应有关，其中，磷脂酶C-γ2（PLCG2）是免疫信号转导的关键调控枢纽基因，全基因组关联研究（GWAS）显示PLCG2P522R变异与AD风险降低、轻度认知障碍患者脑脊液中tau和p-tau浓度降低有关。另一项遗传数据分析显示在慢性淋巴细胞白血病患者中发现的PLCG2M28L变异与AD风险升高有关，而抑制小胶质细胞中的BTK（Bruton酪氨酸激酶）可阻止PLCG2活化并抑制吞噬作用，表明PLCG2在清除Aβ和AD发病机制中起着关键作用【1-3】。因此，了解PLCG2变异如何影响免疫系统和AD等神经退行性疾病具有重要意义。

近期，来自印第安纳大学医学院的Gary E. Landreth团队在Immunity杂志上发表了一篇题为Genetic variants of phospholipase C-γ2 alter the phenotype and function of microglia and confer differential risk for Alzheimer’s disease的文章，他们对分别携带PLCG2P522R变异或PLCG2M28L变异的5xFAD小鼠模型进行分析发现，两种变异通过诱导小胶质细胞不同的转录程序双向调节AD病理，将PLCG2M28L确认为一种潜在的AD风险变异，为诱导神经保护性小胶质细胞反应以减轻AD病理变化的策略提供重要信息。

为了了解PLCG2P522R变异或PLCG2M28L变异对AD发病机制的影响，研究者首先构建了分别携带这两种变异并同时表达5种家族性AD相关突变的5xFAD小鼠（以下简称为5xFADM28L或5xFADP522R），MRI和抗Aβ抗体对脑内淀粉样蛋白沉积的评估结果显示5xFADP522R沉积减少，而5xFADM28L沉积增加。对小鼠原代小胶质细胞和荧光标记的Aβ1-42共培养30分钟后，观察到5xFADM28L小胶质细胞对Aβ1-42聚集物的摄取减少（对照组的0.46倍），而5xFADP522R组摄取增加（对照组的1.22倍），提示两种变异引起的AD病理变化与小胶质细胞对淀粉样蛋白的吞噬能力有关。

AD患者多伴随认知能力下降，这一症状与突触功能障碍有关。为了评估两种变异对突触功能的影响，研究者先利用Y型迷宫任务确认了5xFADM28L小鼠的工作记忆缺陷，而5xFADP522R表现与对照组相似。长时程增强（LTP）反映了神经元之间突触信号传递的持续加强，与海马记忆形成有关，然而，对海马CA1区的兴奋性突触后电位（fEPSPs）的LTP记录显示仅5xFADM28L小鼠降低。

随后，研究者对7.5月龄AD小鼠大脑皮层进行RNA-seq分析以评估PLCG2变异对大脑中基因表达的影响。5xFADM28L与5xFAD小鼠相比，47个显著差异表达基因（DEGs）富集于“抗原处理和表达、肿瘤坏死因子产生、白细胞介素-1β产生、炎症反应、内吞和吞噬”，5xFADP522R与5xFAD小鼠相比，763个显著的DEGs富集于“神经胶质细胞发育、吞噬/内吞调节、炎症反应和脂质代谢过程”，支持PLCG2变异通过影响吞噬/内吞和炎症反应来介导AD病理改变。紧接着，研究者进一步对这些小鼠进行了snRNA-seq分析以确认PLCG2变异和淀粉样病理对不同细胞类型的影响，简单来说，从皮层中分选出NeuN-细胞核，根据已知细胞类型特异性标记物可划分为5簇，小胶质细胞簇又可细化为代表不同状态的亚群，与5xFAD小鼠相比，5xFADM28L小鼠第2和4簇（分别是富集内吞和炎症反应相关基因的簇和富集与细胞凋亡、脂质代谢等相关基因的簇）核百分比降低，而5xFADP522R小鼠的第2和4簇核百分比升高，第0簇（富集与维持小胶质细胞稳态相关基因的簇）核百分比降低。这些发现表明两种不同的PLCG2变异会诱导不同的转录组编程，从而对5xFAD小鼠的疾病发病机制产生相反的影响。

总之，这项工作证明PLCG2M28L是一种功能缺失性变异，由于其表达减少，损害了小胶质细胞对斑块的反应，抑制了细胞因子的释放，下调了斑块相关和疾病相关的小胶质细胞基因，增加了斑块沉积。相反，PLCG2P522R会对5xFAD小鼠产生积极影响，包括减少斑块负担、改善受损的突触功能以及挽救工作记忆缺陷，这表明促进神经保护性小胶质细胞对淀粉样病理的反应可以限制AD的进展，因此，以PLCG2为导向的疗法可能成为诱导神经保护性小胶质细胞反应和减弱AD发病机制的有效策略。

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.08.008

制版人：十一

参考文献

1. Sims, R., van der Lee, S.J., Naj, A.C., Bellenguez, C., Badarinarayan, N., Jakobsdottir, J., Kunkle, B.W., Boland, A., Raybould, R., Bis, J.C., et al. (2017). Rare coding variants in PLCG2, ABI3, and TREM2 implicate microglial-mediated innate immunity in Alzheimer’s disease.Nat. Genet. 49, 1373–1384. https://doi.org/10.1038/ng.3916.

2. Kunkle, B.W., Grenier-Boley, B., Sims, R., Bis, J.C., Damotte, V., Naj, A.C., Boland, A., Vronskaya, M., van der Lee, S.J., Amlie-Wolf, A., et al. (2019). Genetic meta-analysis of diagnosed Alzheimer’s disease identifies new risk loci and implicates Ab, tau, immunity and lipid processing.Nat. Genet.51, 414–430. https://doi.org/10.1038/s41588-019-0358-2.

3. Walliser, C., Hermkes, E., Schade, A., Wiese, S., Deinzer, J., Zapatka, M., De´sire, L., Mertens, D., Stilgenbauer, S., and Gierschik, P. (2016). The Phospholipase Cgamma2 Mutants R665W and L845F Identified in Ibrutinib-resistant Chronic Lymphocytic Leukemia Patients Are Hypersensitive to the Rho GTPase Rac2 Protein.J. Biol. Chem.291, 22136–22148. https://doi.org/10.1074/jbc.M116.746842.