《Nature | 衰老胶质细胞将线粒体功能障碍和脂质积累联系在一起》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-06
  • 2024年6月5日,来自宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Nancy M. Bonini教授在 Nature 杂志发表了题为Senescent glia link mitochondrial dysfunction and lipid accumulation的文章。该研究发现衰老的AP1+胶质细胞是对神经元线粒体功能障碍的反应,并与非衰老胶质细胞中的脂滴(LD)积累有关,减少胶质细胞中AP1的活性可以改善大脑衰老,并延长果蝇的寿命。

    之前研究表明AP1+胶质细胞具有衰老特征,研究人员使用在AP1结合基序(tred -dsRed)控制下表达dsRed的转基因系来表征AP1+胶质细胞在大脑中出现的时间和位置。发现在果蝇生命早期(5-10天),没有观察到dsRed+细胞。到了中年(大约20天),触角叶中出现了dsRed+细胞。在生命后期(30-40天),dsRed+细胞持续存在于触角叶中,并出现在视叶中。紧接着研究人员探究了与衰老相关的生物标志物是否与AP1+胶质细胞的出现相吻合,发现衰老相关的β-半乳糖苷酶活性和果蝇DNA损伤标记γ-h2av随着年龄的增长而增加。总的来说,这些数据表明,随着果蝇大脑的衰老,AP1 +神经胶质细胞渐进方式积聚,细胞衰老标志物也同步增加,即AP1+胶质细胞具有与衰老一致的表型。

    随后的研究发现,当神经元线粒体功能受损与神经元衰老同时发生时,神经胶质 AP1 会被激活,并出现类似于自然衰老的衰老反应。那么,降低AP1活性能否逆转大脑衰老并改善健康状态呢?研究人员随后使用可诱导的胶质细胞特异性GAL4或AP1失活磷酸酶(UAS-puc)进行探究,发现持续阻断AP1在生命早期没有影响,但到了中年(大约20天),伴随着触角叶中衰老胶质细胞的首次出现,果蝇存活率明显下降。然而,每周阻断AP1 1天不仅延长了中位和最长寿命,还改善了运动活动能力、热应激抵抗能力,并降低了晚年大脑SA-β-Gal活性。总体而言,这些数据表明神经胶质 AP1 在果蝇衰老过程中必不可少,适度抑制 AP1 活性(每周 1 天)可延长果蝇的寿命和健康寿命(相对于正常衰老而言)。

    进一步研究发现,衰老细胞中的 AP1 活性会影响非衰老细胞中的脂质积累。具体来说,衰老神经胶质细胞产生依赖于 AP1 的因子,但是这些因子促进非衰老神经胶质细胞中的脂滴积累。因此,这些数据表明,靶向衰老神经胶质细胞AP1会改变衰老大脑的脂质生物学,减少脂质合成和脂滴积累,这既有积极影响(延长动物寿命和健康寿命),也有消极影响(更大的氧化损伤)。

    总而言之,靶向衰老神经胶质细胞中的 AP1 活性可减轻衰老生物标志物,延长果蝇寿命和健康寿命,并防止脂质积累。然而,这些益处是以增加大脑氧化损伤为代价,神经元线粒体功能并没有改善。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07516-8
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  • 《Cell | 小胶质细胞C1q参与神经元蛋白稳态和衰老》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-06-28
    • 2024年6月27日,波士顿儿童医院Beth Stevens通讯在Cell发表题为Microglial-derived C1q integrates into neuronal ribonucleoprotein complexes and impacts protein homeostasis in the aging brain的文章,为在衰老的背景下小胶质细胞和神经元之间复杂的相互作用提供了新的线索。 这项研究的重点是小胶质细胞产生和分泌的补体蛋白C1q。众所周知,C1q在发育和疾病状态下参与突触修剪,但其在大脑衰老中的作用尚不清楚。研究人员发现,随着大脑年龄的增长,C1q在神经元核糖核蛋白(RNP)复合物中积累,这表明这种蛋白质的新功能超出了其在补体级联中的经典作用。通过无偏见的蛋白质组学分析,该团队确定了C1q和RNA结合蛋白(RBP)之间的年龄特异性相互作用对RNA代谢和翻译至关重要。这些发现表明,C1q可能参与调节神经元蛋白合成和稳态,这一过程对维持衰老大脑的认知功能至关重要。 此外,该研究表明,C1q经历了RNA依赖的液-液相分离(LLPS),一个蛋白质和RNA在细胞内聚集形成密集液滴的过程。这种LLPS对于C1q在体内与神经元RNP复合物的相互作用至关重要且依赖RNA。研究人员还发现,外源性C1q蛋白可以在体内整合到神经元RNP复合物中,这一过程依赖于内吞作用。这些发现的意义在于,作者揭示了一种新的,小胶质细胞来源的C1q影响神经元功能的机制。通过整合到RNP复合物中,C1q可能能够调节特定mRNA的翻译,从而影响对神经元健康和可塑性至关重要的蛋白质的产生。这可能对理解与年龄相关的认知能力下降和神经退行性疾病有意义,因为在这些疾病中经常观察到蛋白质稳态的破坏。 该研究还强调了C1q的胶原样结构域在介导其神经元摄取中的重要性。在活体急性脑切片中,研究人员表明,神经元内化C1q需要的是胶原样结构域而不是RNA。这一发现表明,C1q的结构完整性对其与神经元成分相互作用的能力至关重要,并强调了小胶质细胞和神经元之间相互作用的复杂性。研究表明,成年小鼠C1q缺乏会导致神经元翻译增加和大脑蛋白稳定改变,以及恐惧记忆消退的障碍。这些观察结果表明,C1q在调节神经元蛋白合成中发挥作用,其缺失可能对认知功能产生不利影响。研究人员推测,C1q可能作为翻译阻遏物,通过限制过量的蛋白质产生来帮助维持蛋白质稳态。 总之,这项研究的发现描绘了小胶质细胞和神经元之间动态相互作用的画面,其中C1q是免疫系统和神经元系统之间的桥梁。C1q在神经元RNP复合物中的年龄依赖性积累及其对蛋白质稳态的影响突出了小胶质细胞在一生中影响神经元健康和功能的潜力。这些见解为理解和潜在干预与年龄相关的认知能力下降和神经退行性疾病开辟了新的途径。