摘要

小膠質(zhì)細(xì)胞的活化是神經(jīng)炎癥的核心組成部分，并促進(jìn)了神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)展。然而，我們目前的大部分認(rèn)識都來源于嚙齒動物模型，這些模型并不能完全再現(xiàn)人類特有的反應(yīng)。在這項研究中，我們使用了從富含星形膠質(zhì)細(xì)胞的培養(yǎng)物中分離出的人類原代小膠質(zhì)細(xì)胞模型，來研究脂多糖（LPS）引發(fā)的炎癥刺激所導(dǎo)致的細(xì)胞和代謝變化。這些分離出的人類小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出典型的標(biāo)志物強(qiáng)表達(dá)，包括IBA-1、CD68、CD45、F4/80和TMEM119。在LPS的作用下，細(xì)胞表現(xiàn)出強(qiáng)烈的反應(yīng)性表型，激活標(biāo)志物和NF-κB的表達(dá)增加。功能驗證顯示其吞噬活性保持正常，證實了這些細(xì)胞的免疫能力。重要的是，這是首次研究表明人類原代反應(yīng)性小膠質(zhì)細(xì)胞在炎癥刺激下會出現(xiàn)線粒體功能障礙。LPS處理導(dǎo)致線粒體質(zhì)量（TOMM20）顯著下降，線粒體碎片化增加。我們觀察到LPS增加了DRP1的磷酸化，表明線粒體分裂增強(qiáng)，線粒體膜電位（TMRE）降低，同時線粒體超氧化物（MitoSOX）的產(chǎn)生增加，過氧化氫和一氧化氮的水平也升高。這種效應(yīng)在時間上與細(xì)胞內(nèi)ATP水平下降相關(guān)，隨后細(xì)胞外乳酸生成增加，這表明線粒體能量代謝失敗后出現(xiàn)了代償性的糖酵解轉(zhuǎn)變。這些發(fā)現(xiàn)共同揭示了人類小膠質(zhì)細(xì)胞對炎癥性線粒體壓力的先前未被發(fā)現(xiàn)的脆弱性，并為研究神經(jīng)退行性疾病中小膠質(zhì)細(xì)胞活化及能量代謝失敗的機(jī)制提供了一個可靠且生理相關(guān)的平臺。

圖形摘要

LPS誘導(dǎo)的活化會在原代人類小膠質(zhì)細(xì)胞中引發(fā)線粒體功能障礙。對照組的小膠質(zhì)細(xì)胞具有細(xì)長且相互連接的線粒體以及較高的細(xì)胞內(nèi)ATP含量。經(jīng)過24小時的LPS處理后，它們轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)性表型，表現(xiàn)為線粒體碎片化增加、線粒體質(zhì)量下降、ATP水平降低、線粒體膜電位降低、乳酸釋放增加以及線粒體ROS生成增加。

小膠質(zhì)細(xì)胞的活化是神經(jīng)炎癥的核心組成部分，并促進(jìn)了神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)展。然而，我們目前的大部分認(rèn)識都來源于嚙齒動物模型，這些模型并不能完全再現(xiàn)人類特有的反應(yīng)。在這項研究中，我們使用了從富含星形膠質(zhì)細(xì)胞的培養(yǎng)物中分離出的人類原代小膠質(zhì)細(xì)胞模型，來研究脂多糖（LPS）引發(fā)的炎癥刺激所導(dǎo)致的細(xì)胞和代謝變化。這些分離出的人類小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出典型的標(biāo)志物強(qiáng)表達(dá)，包括IBA-1、CD68、CD45、F4/80和TMEM119。在LPS的作用下，細(xì)胞表現(xiàn)出強(qiáng)烈的反應(yīng)性表型，激活標(biāo)志物和NF-κB的表達(dá)增加。功能驗證顯示其吞噬活性保持正常，證實了這些細(xì)胞的免疫能力。重要的是，這是首次研究表明人類原代反應(yīng)性小膠質(zhì)細(xì)胞在炎癥刺激下會出現(xiàn)線粒體功能障礙。LPS處理導(dǎo)致線粒體質(zhì)量（TOMM20）顯著下降，線粒體碎片化增加。我們觀察到LPS增加了DRP1的磷酸化，表明線粒體分裂增強(qiáng)，線粒體膜電位（TMRE）降低，同時線粒體超氧化物（MitoSOX）的產(chǎn)生增加，過氧化氫和一氧化氮的水平也升高。這種效應(yīng)在時間上與細(xì)胞內(nèi)ATP水平下降相關(guān)，隨后細(xì)胞外乳酸生成增加，這表明線粒體能量代謝失敗后出現(xiàn)了代償性的糖酵解轉(zhuǎn)變。這些發(fā)現(xiàn)共同揭示了人類小膠質(zhì)細(xì)胞對炎癥性線粒體壓力的先前未被發(fā)現(xiàn)的脆弱性，并為研究神經(jīng)退行性疾病中小膠質(zhì)細(xì)胞活化及能量代謝失敗的機(jī)制提供了一個可靠且生理相關(guān)的平臺。

圖形摘要

LPS誘導(dǎo)的活化會在原代人類小膠質(zhì)細(xì)胞中引發(fā)線粒體功能障礙。對照組的小膠質(zhì)細(xì)胞具有細(xì)長且相互連接的線粒體以及較高的細(xì)胞內(nèi)ATP含量。經(jīng)過24小時的LPS處理后，它們轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)性表型，表現(xiàn)為線粒體碎片化增加、線粒體質(zhì)量下降、ATP水平降低、線粒體膜電位降低、乳酸釋放增加以及線粒體ROS生成增加。