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位于海马体神经源性生态位的神经干细胞维持成人大脑中的终身神经发生。海马中成体神经发生(AHN)在功能上与人类和啮齿动物的记忆和认知可塑性有关。在阿尔茨海默病(AD)中，海马神经源性生态位产生新神经元的过程受到阻碍，但所涉及的机制尚不清楚。成人齿状回(DG)中的miR-缺失会诱导新生神经元的神经突成熟、脊柱形成和突触活动发生显著变化，表明miR-在AD患者AHN中可能发挥重要作用。

方/法/流/程

本研究使用不同的AD小鼠模型、培养的人类原代和已建立的神经干细胞以及人类患者材料，证明AHN直接受AD病理影响，且成年小鼠AD海马体中的miR-替代可恢复AHN和相关记忆缺陷。

研/究/结/果

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AD患者齿状回miR-缺失时AHN损伤

在颗粒下层，成年放射状胶质细胞(RG)样静止神经干细胞遵循一种典型的神经原性轨迹，最终产生齿状颗粒神经元。这些激活和分化细胞状态中的每一个都可以用不同的标记物来标记。为了研究AD中miR-缺乏是否在功能上与成人神经源性生态位有关，构建了两种AD模型，一种是人淀粉样前体蛋白(APP)和早老素1(PS1)的过度表达突变形式(APP/PS1)，另一种是携带敲除突变的人源化APP基因(AppNL-G-F)。与野生型相比，观察到AD齿状回中miR-的早期下调趋势，在APP/PS1和AppNL-G-F中在9个月时变得显著。接下来研究AHN在两种AD小鼠模型中是否受到影响，将胸苷的合成类似物溴脱氧尿苷(BrdU)掺入到有丝分裂细胞的DNA中，与野生型小鼠相比，在9个月大的AD齿状回中，跑步时诱导颗粒下区神经元祖细胞增殖的潜力受到损害，这与齿状回中miR-表达的变化是平行的。

结果表明淀粉样斑块或β-淀粉样蛋白(Aβ)寡聚体病理学对AD两种不同小鼠模型miR-表达和AHN损伤的影响。

Fig1:AD小鼠模型中AHN受到损伤

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miR-在成年海马神经源性生态位的表达受AD病理学影响

接下来研究miR-在成人神经源性生态位中的定位，荧光原位杂交显示，正常情况下miR-定位于增殖神经元前体细胞和颗粒下层未成熟神经元，且随着时间的推移，miR-在神经源性生态位中表达上调，但在成熟神经元中不上调。此外，通过体育锻炼诱导AHN，在AD小鼠模型DG中，miR-表达在6个月时上调，在9个月时急剧下调，与AD小鼠模型脑中的神经元祖细胞在奔跑时不能增殖一致。这些数据表明miR-是由成年神经干细胞和祖细胞募集的，作为对运动或衰老相关刺激的反应的一部分，受到AD病理学的影响。

Fig2:AD中AHN损伤与miR-水平相关

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miR-是成年DG神经前体细胞增殖和分化所必需的

进一步研究miR-是否是DG中AHN所必需的，研究体育锻炼导致BrdU+和Ki-67+增殖神经元前体的数量增加，在侧脑室注射抗miR-反义寡核苷酸（AntagomiR-,Ant-）的小鼠中，运动对AHN的影响被miR-敲除所消除，这表明通过运动诱导AHN需要miR-。为了研究miR-缺乏对体内NSCs和祖细胞的影响，使用组织清除来评估Nestin:GFP+整个DG颗粒下区的细胞，比较了对照和Ant-的运动小鼠颗粒下区的Nestin:GFP+神经干细胞和祖细胞的数量。miR-敲除导致神经干细胞和祖细胞总数显著的减少，证实了先前的结果。总之，这些数据证明了miR-是DG中体内诱导AHN所必需的。

Fig3:miR-是AHN所必需的

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miR-在人NSCs中调节神经元分化并在AD中下调

进一步研究miR-调控是否也参与了人类神经元前体向神经元的分化，发现在原代人类胚胎干细胞向神经元前体细胞的神经诱导后，miR-水平显著增加20倍，并且在神经元成熟期间进一步增加倍以上。在诱导神经元分化后，在永生的人神经干细胞和中脑起源的祖细胞系(RenCells-VM)中检测到类似的miR-上调，进一步支持了miR-在AHN中的功能意义。miR-转染人未分化的RenCellNSC和祖细胞导致TUBB3显著上调，表明miR-是人神经祖细胞神经发生的正向调节因子。相反，miR-在分化RenCellNSC和祖细胞时的敲除导致TUBB3水平降低，证实了miR-调节对人类神经发生的相关性。

探索Aβ病理学是否可以提示miR-在人神经干细胞和前体细胞中表达下调，我们用Aβ1-42低聚物处理人胚胎干细胞衍生的神经前体细胞。5μMAβ1-42作用72h影响其增殖能力，并诱导特异性miR-的减少。用AD患者血清处理的神经元前体细胞显示出显著降低的miR-，且细胞增殖能力也受到影响。这些数据证实了miR-在人类干细胞中的表达被Aβ寡聚体或AD相关血清衍生因子所抑制。

Fig4:miR-对人NSCs的调控作用

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miR-通过调节成人神经干细胞的复杂分子网络促进AHN

为了研究miR-在AHN中正向调控作用的机制，使用scRNA-seq评估Nestin:GFP-labeled生态位细胞中miR-转录组图谱。共注释出RGL神经干细胞、神经元中间前体细胞(NPC)、星形胶质细胞、少突胶质细胞前体细胞(OPC)、髓鞘形成少突胶质细胞(MFOL)、内皮细胞和周细胞7个细胞亚群。通过基因集分析评估miR-过度表达对分子途径调控的可能影响。GO富集分析在七个细胞亚群中发现了miR-过度表达的显著富集途径，表明miR-调控可能同时影响多种细胞过程。在miR-过表达的单个NSCs(RGL细胞)中选择了个显著下调的转录因子，有5个表达显著下调：DOCK1(胞质分裂1的特异分子)、EPHB3(ephrin受体B3)、BTG2(B细胞易位基因抗增殖因子2)、CAMK1(钙/钙调素依赖性蛋白激酶1)和RAC1(Ras相关C3肉毒毒素底物1)，提示这些转录因子可能是miR-调控的分子网络的直接效应的一部分，该网络在RGL-NSCs中产生前神经元信号。

Fig5:单细胞鉴定AHN中miR-靶点

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提高miR-水平可恢复老年AD小鼠AHN相关的记忆缺陷

为了探讨miR-调节AHN对相关记忆功能的影响，评估9个月大的AppNL-G-F小鼠在避暗实验和模组分离、差异恐惧条件反射试验中miR-过度表达的影响。在避暗实验中，与野生型动物相比，AD小鼠条件反射的潜伏期缩短，提示记忆受损。有趣的是，提高AD小鼠的miR-水平改变了这种缺陷，并将潜伏期恢复到野生型水平，同时恢复了模组分离试验的表现，表明miR-对AHN的正向调节可以促进AD的认知恢复。进一步阻断AD小鼠miR-过度表达可消除避暗实验中的记忆恢复，从而间接证明AHN可能是miR-记忆表现调控的主要组成部分。这些结果表明，提高AD大脑中miR-的水平可以恢复AHN相关的记忆缺陷。

Fig6:miR-过表达可恢复AD小鼠的记忆障碍

结/论

为了解决miR-是否能调节健康大脑和AD大脑的海马体中的成体神经发生。利用不同的AD小鼠模型、体外培养的人类神经干细胞和死后的人类大脑组织，发现miR-对成年海马体的神经发生过程是必需的，降低成年小鼠大脑或培养皿中人类神经干细胞中的miR-水平会损害新神经元的生成。然而，在AD小鼠中恢复miR-的水平可以拯救神经缺陷，并抵消与AHN缺陷有关的记忆损伤。证实了AHN在AD小鼠模型中的重要性，并揭示了靶向miR-在神经退行性疾病中的潜在治疗潜力。

参考文献

HannahW,SriramB,SarahS,etal.RestoringmiR-expressionrescuesadulthippocampalneurogenesisandmemorydeficitsinAlzheimer’sdisease.CellStemCell..

-THEEND-

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