補體過度活化在阿爾茨海默?。ˋD）和額顳葉癡呆（FTD）等神經系統疾病中介導了小膠質介導的突觸消除，但是大腦中如何調節補體活性仍然大多未知。
約翰·霍普金斯大學醫學院的研究者們發現分泌型神經元蛋白Nptx2與補體C1q結合，從而在大腦中調節其活性。Nptx2缺乏的小鼠顯示補體活性增加，依賴C1q的小膠質突觸吞噬，以及興奮性突觸的喪失。在神經炎癥培養模型和老化TauP301S小鼠中，通過腺相關病毒（AAV）介導的神經元Nptx2過度表達足以抑制補體活性并改善小膠質介導的突觸喪失。并證明Nptx2調節大腦中的補體活性和小膠質突觸消除，而Nptx2濃度的減少可能會加重FTD患者中補體介導的神經退行性。研究成果以“The neuronal pentraxin Nptx2 regulates complement activity and restrains microglia-mediated synapse loss in neurodegeneration” 為題，發表在Science Translational Medicine（IF：17.1）上。
?研究結果?
1. NPTXs在體外結合C1q并抑制經典補體途徑(CCP)的活性
研究者發現C1q與外周蛋白pentraxins有高親和性結合。通過實驗，確定C1q與神經元蛋白NPTXs相互作用，并形成復合物。實驗證實C1q能夠與NPTXs的pen-traxin結構域結合。進一步的研究表明，NPTXs可以調節補體介導的細胞溶解和細菌殺傷作用，通過抑制C1q活性來阻止補體的功能。總的來說，這些結果揭示了NPTXs在調控補體活性方面的重要作用，可能對神經退行性疾病的治療具有潛在的意義。
2.?Nptx2缺失會增加CCP活性，并導致體內興奮性突觸的丟失
在阿爾茨海默病（AD）中，Nptx2在死后大腦和腦脊液中濃度降低，其濃度與疾病狀態、認知表現和病情進展相關。在精神分裂癥患者的腦脊液中，Nptx2的濃度也降低，Nptx2缺乏的小鼠表現出與精神分裂癥相關的行為缺陷。
鑒于Nptx2作為補體調節因子的發現，研究者進一步探查了Nptx2KO小鼠大腦中是否存在失調的補體活性。首先，對2至3個月大的Nptx2KO小鼠大腦進行了C1q的免疫染色，發現C1q免疫熒光強度在Nptx2KO小鼠和野生型（WT）小鼠的大腦中相似，這一結果在C1q酶聯免疫吸附法（ELISA）中得到了驗證。雖然Nptx2KO大腦中下游C4的全長蛋白濃度也未改變，但激活的C4（C4b）的含量顯著增加，與Nptx2缺乏的大腦中補體活性增加一致。
小膠質細胞是補體介導的突觸修剪的執行者。鑒于補體活性的增加，研究者想知道小膠質細胞是否在Nptx2KO大腦中表現出吞噬性表型。通過免疫組化染色和免疫印跡法，發現Nptx2KO小鼠皮層中的吞噬體小膠質細胞標記CD68的免疫反應性明顯增加，但小膠質細胞數量在Nptx2KO大腦皮層中沒有改變。研究者進一步證實Nptx2主要在興奮性神經元中表達，并且在興奮性突觸標記物蛋白Vglut1和突觸素附近檢測到Nptx2的突觸標記。因此，推測Nptx2的喪失可能使突觸更容易受到補體介導的小膠質細胞吞噬。通過共免疫染色觀察興奮性突觸后標記物Homer1和突觸前標記物Vglut1與小膠質細胞CD68+溶酶體的關系，發現在Nptx2KO大腦皮層中，Homer1和Vglut1免疫反應性在CD68+溶酶體內明顯增加，這表明小膠質細胞對興奮性突觸的吞噬在Nptx2KO大腦中增加。
這些結果表明，補體介導的修剪導致Nptx2KO皮層中的興奮性突觸喪失，而抑制性突觸在Nptx2缺乏的條件下基本不受影響。?
3. 補體抑制可以挽救Nptx2KO大腦中的突觸損失
為了測試Nptx2KO大腦中的突觸喪失是否依賴于補體系統，研究人員比較了缺乏C1q、Nptx2或兩者的小鼠（Nptx2KO；C1qKO雙缺失小鼠）。研究發現，在Nptx2KO大腦中，小膠質細胞CD68+溶酶體體積增加，表明小膠質細胞活性增強。然而，在缺乏C1q的情況下，CD68+溶酶體體積并未增加，這表明這種小膠質細胞現象與C1q有關。
進一步實驗發現，在Nptx2KO大腦中，小膠質細胞對興奮性突觸的吞噬顯著增加，而缺乏C1q時，這種增加的吞噬現象得到減輕。這暗示了C1q在Nptx2KO大腦中調控小膠質細胞對興奮性突觸的吞噬過程。
為了驗證這一現象，研究人員還注射了能有效抑制C1q活性的抗體到Nptx2KO小鼠的大腦中。結果顯示，C1q阻斷抗體的注射導致小膠質細胞對興奮性突觸的吞噬減少，并且突觸密度得到恢復。這表明補體系統在Nptx2缺失導致的突觸喪失過程中起著重要作用。
最后，研究人員使用C1q阻斷抗體直接注射到大腦中，進一步證明了C1q在突觸喪失過程中的作用。這項實驗顯示，抑制C1q活性可減少小膠質細胞對興奮性突觸的吞噬，并恢復突觸密度。
4. 在神經炎癥神經元-小膠質細胞共培養模型中，神經元Nptx2過表達限制了補體介導的神經毒性
為了進一步驗證Nptx2是否可以改善神經毒性，研究人員在將小膠質細胞加入神經元培養之前，使用攜帶V5標簽的Nptx2或GFP的AAV病毒對神經元培養進行感染，讓神經元過表達Nptx2。結果顯示，與過表達GFP的對照組相比，過表達Nptx2的神經元可以預防由LPS活化小膠質細胞導致的神經元喪失。研究人員推測，分泌的Nptx2能夠結合并阻止細胞外的C1q，從而抑制補體系統的激活。為了驗證這一假設，建立了一個稱為近距離連接測定（PLA）的實驗方法。結果顯示，通過AAV介導的Nptx2過表達或添加rNptx2，顯著增加了共培養培養基中C1q-Nptx2復合物的豐度。
5.?AAV誘導的Nptx2過度表達可以改善P301S小鼠的突觸損失
為了驗證Nptx2是否可以調節補體系統并改善突觸損失，研究團隊注入了過表達V5標記的Nptx2或GFP的AAV病毒到P301S小鼠的海馬中。結果顯示，Nptx2過表達后，補體系統中的C4b顯著降低，而總C3和C3b的濃度也有所減少。此外，Nptx2過表達導致小膠質細胞中補體蛋白的活性顯著降低，并減少了突觸的丟失。這進一步證明了Nptx2過表達足以限制補體系統的過度激活并改善突觸損失。
在進一步實驗中，研究團隊將AAV-Nptx2注射到8.5個月齡的P301S小鼠的海馬，并在注射后6周通過免疫組織化學分析了大腦。結果顯示，Nptx2過表達不影響Tau蛋白的磷酸化程度和膠質細胞的活化。然而，Nptx2過表達顯著減少了小膠質細胞中的補體蛋白結構，并降低了興奮性突觸的小膠質細胞吞噬。這與突觸密度的增加相一致，進一步證明Nptx2過表達可以改善補體介導的小膠質細胞突觸修剪。
6. Nptx2、C1q和Nptx2-C1q復合濃度在遺傳FTD CSF中發生變化
補體在神經退行性疾病中被認為是導致突觸損失和神經元損害的主要驅動因素。先前的研究表明，在AD患者的腦脊液中，C3和C4的總量以及通過CCP激活引發的C3和C4的裂解產物增加。進一步的研究發現，癥狀患者的CSF中C1q濃度明顯增加，而Nptx2-C1q復合物的濃度降低。實驗結果顯示在CSF中存在著Nptx2和C1q的復合物，且在癥狀患者中的含量較低。此外，CSF中的C3b濃度也增加，支Nptx2作為調節CCP活性的潛在因子。
?研究總結?
這篇文章的主要內容是關于神經元蛋Nptx2在調節補體活性和限制小膠質細胞介導的突觸喪失方面的作用。研究發現，在神經退行性疾病中，補體活性被認為是導致突觸丟失和神經元損害的主要驅動因素。
在研究中，通過使用細胞培養和動物模型，研究者發現Nptx2能夠與補體蛋白C1q結合并阻止其激活，從而抑制補體系統對神經元的損傷作用。此外，研究還表明AAV助力Nptx2的過表達可以減輕補體引起的突觸喪失，并降低小膠質細胞對神經元的摧毀。此外，研究還發現在遺傳性神經退行性疾病患者中，Nptx2的濃度降低，而C1q的濃度增加，導致補體活性增強。這一現象可能導致補體系統的失衡，從而加劇神經退行性疾病的發展。
總的來說，這項研究揭示了Nptx2在調節補體活性和抑制小膠質細胞介導的突觸喪失中的關鍵作用，為神經退行性疾病的治療提供了新的治療靶點。同時，該研究還強調了補體系統在神經退行性疾病中的重要作用，為深入理解這些疾病的發病機制提供了重要線索
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