《Nature》大脑中的信号通路有助于维持小胶质细胞的平衡，预防认知缺陷

辛辛那提大学研究人员领导的一项新研究揭示了大脑信号通路在维持健康、预防炎症和认知缺陷中的作用。

加州大学的 Agnes (Yu) Luo 博士是这项研究的通讯作者，该研究发表在《自然通讯》杂志上，主要研究一种名为 TGF-β 的信号通路，该通路根据其在体内的位置发挥多种作用。

研究人员解释说，体内的信号通路控制不同的细胞功能，需要两个组成部分：一种称为配体的分子和一种该配体结合并激活以启动信号传导的受体。

在这项研究之前，人们知道 TGF-β 信号通路在脑免疫细胞小胶质细胞维持平衡方面发挥重要作用，但它在维持认知功能方面的作用却鲜为人知。此外，脑内 TGF-β 配体的确切来源也未知。

研究人员使用了最先进的工具，首次发现小胶质细胞在大脑中产生 TGF-β 配体来预防神经炎症。

3D 渲染共聚焦图像显示，单个 TGF- β1 基因敲除小胶质细胞被激活，而其周围则被未发生基因缺失的正常小胶质细胞包围。

“小胶质细胞是大脑的先天免疫细胞，最让我们惊讶的是，它们各自产生自己的 TGF-β 配体，”加州大学医学院分子和细胞生物科学系教授兼副主任说。“这种 TGF-β 配体与小胶质细胞本身的受体结合，它们利用这种信号保持体内平衡。这种自产配体与细胞表面的受体结合，使每个细胞保持持续平衡状态，而不是发炎状态。”

虽然之前已知 TGF-β 信号有助于保持小胶质细胞的平衡，但罗表示，当时并不知道小胶质细胞能够以由每个单个细胞进行的“空间和精确控制”的方式自行制造配体，这种机制称为自分泌信号传导。

“你可以认为这些小胶质细胞在某种程度上是‘自私的’，因为它们只会制造配体来保持自身平衡，不发炎，”研究生兼研究合著者埃利奥特·韦格曼说。“因此，这提供了一种非常精确的机制来调节大脑微环境中的局部炎症状态。”

利用动物模型，研究小组还发现，当 TGF-β 配体从小胶质细胞中被基因删除时，会导致大脑整体神经炎症。

“这表明小胶质细胞中的神经炎症本身就足以导致认知缺陷，而无需其他原因，”罗说。“我们展示了这些事件之间的直接原因和联系。”

下一步，研究小组将研究在 TGF-β 信号传导受损的情况下，是否可以通过增强大脑中的 TGF-β 配体和信号通路来减缓、停止或逆转认知缺陷。

“我们正在研究恢复 TGF-β 信号通路并使其信号恢复活力是否能改善与疾病或年龄相关的认知缺陷，”她说。“我们研究的长期目标是改变大脑环境，以更好地支持神经元的存活或促进大脑在受伤或损伤后的修复。”

文章来源：《自然通讯》

DOI ：10.1038/s41467-024-49596-0