阿爾茨海默?。ˋD）是一種以認知功能障礙為特征的神經退行性疾病，已成為社會公共衛生問題，衰老是AD的主要發病風險之一。隨著研究的不斷深入，AD的病理表現從最初的淀粉樣蛋白斑塊沉積、神經原纖維纏結和神經元變性死亡，到現在的膠質細胞炎癥，已被大量研究所證實，免疫功能的異常在AD發病機制中占據著舉足輕重的地位。作為中樞神經系統（CNS）固有的免疫細胞，小膠質細胞在衰老和AD的發生發展中扮演著重要角色。研究衰老進程和AD進程中小膠質細胞的動態進展，有助于解析CNS中免疫環境的變化，可進一步揭示衰老與AD的發生機制，理清正常衰老與AD患者衰老的異同，對于AD的防治策略研發具有重要價值。

由于AD發病機制尚未完全明確，在AD的臨床治療中，一方面不能早期、精確診斷，另一方面尚未有防治AD的理想藥物，因此亟需了解AD進程中的生物學特征，為AD診治研發奠定基礎。

10×單細胞轉錄組測序、ELISA、免疫熒光

作者所在團隊長期致力于阿爾茨海默病的機制研究，前期基于1240例AD和正常人群腦組織bulk測序數據鑒定出3種AD分子亞型，每種臨床亞型有其獨特的分子特征。亞型I基因表達集中在病毒感染、缺氧損傷和血管生成中。亞型II在突觸病理上表現出異質性。亞型III是一個懷疑為家族性AD的風險亞型，涉及異常神經源性信號、膠質細胞分化和增殖?；诿總€亞型的生物學特征，作者開發了AD的基因聯合診斷模型，最高準確率為95%。

但是bulk轉錄組無法提供細胞異質性信息，單細胞測序技術的出現，可以對每個細胞進行獨立分析，從而揭示細胞間的異質性，更有助于解析AD的生物學進程以便實現更精確的診斷。

該研究基于單細胞RNA測序對5×FAD小鼠海馬細胞進行分析，在AD進程中，小膠質細胞比例變化最為明顯，血腦屏障（BBB）損傷可能是因素之一。在對小膠質細胞功能注釋中發現免疫調節起著重要作用。CCL和MHC信號通路在衰老和AD海馬細胞間通訊起著橋梁作用。APP和CSF信號通路驅動衰老向AD偏離。由于在細胞類型變化中小膠質細胞最為明顯，作者對小膠質細胞進行了亞群細分，定義出10種小膠質細胞亞群，并分析了各自的功能特征。通過對小膠質細胞的自串擾分析發現，小膠質細胞內的細胞通訊強度隨年齡增長而衰弱，其中CCL和CSF是小膠質細胞內交流的橋梁通路。

1. 小膠質細胞的百分比在衰老和阿爾茨海默病進程中增加

作者從2、12和24月齡的5×FAD 及其WT小鼠海馬中檢測了158533個細胞，經無監督降維分析，分成10個細胞群：小膠質細胞、少突膠質細胞祖細胞、少突膠質細胞、星形膠質細胞、內皮細胞、神經元、神經干細胞、周細胞、T細胞和室管膜細胞。發現小膠質細胞變化最明顯（Fig 1A-C）。并且用IF驗證了小膠質細胞的增殖（Fig 1D）。ELISA檢測發現Aβ的沉積與小膠質細胞增殖時間軸相對應（Fig 1E）。

2. 血腦屏障損傷可能增加衰老和AD進展中小膠質細胞的百分比

作者對小膠質細胞和其他細胞間的串擾進行了分析，發現小膠質細胞與星形膠質細胞的通訊強度恒定，在12月齡和24月齡時，5×FAD小鼠的小膠質細胞與周細胞和內皮細胞的通信能力強于WT小鼠（Fig 2A）。這提示小膠質細胞的異常變化可能會影響血腦屏障的功能和完整性。

3.小膠質細胞的免疫調節在衰老和AD的進展中起著重要作用

作者比較了小膠質細胞在同一品系不同年齡和同一年齡匹配的不同品系小鼠中的基因表達情況（Fig 3A），鑒定出共表達基因（Fig 3B-D）并進行功能注釋（Fig 3E）。在生物學進程中，排名Top20的通路有80%是免疫相關的。

4.參與衰老和AD進展的小膠質細胞根據功能可分為10種獨特的特征類型

作者對小膠質細胞亞群進行了細分，鑒定出10種小膠質細胞亞群。在WT小鼠中，M0亞型隨著年齡的增長而逐漸增加，趨勢較緩。而在5×FAD小鼠中，M0亞型比例增加顯著，通過功能注釋發現，M0亞型為經典的促炎亞型。除M0亞型外，作者還描述了其余亞型的比例變化趨勢、功能注釋和功能特征（Fig 4A,B,D）。為了研究血腦屏障損傷對小膠質細胞亞型的影響，作者還分析了血腦屏障相關細胞進入小膠質細胞亞型的信號流。受影響最大的三種小膠質細胞亞型分別為M9、M7和M0。

5.?隨著年齡的增長，小膠質細胞亞型間的相互作用強度變弱，AD患者的免疫細胞通訊則更為活躍

隨著年齡和AD進程，小膠質細胞亞型也發生變化。小膠質細胞亞型之間的通信可能有助于更好地分析小膠質細胞的功能，作者觀察了小膠質細胞亞型相互作用的強度（Fig 5A），在WT小鼠中，相互作用的強度隨著年齡的增長而逐漸減弱。在5×FAD小鼠中，12月齡和24月齡時的相互作用強度低于2月齡；然而，與12月齡相比，24月齡時的交互作用強度略有升高。在2月齡時，WT小鼠的相互作用強度高于5×FAD，但在12月齡和24月齡時，WT的相互作用強度低于5×FAD（Fig 5A）。這提示了AD進程中小膠質細胞自交流的增強。

根據各亞型的整體相互作用強度（Fig 5B），M0、M2、M3、M6和M7在各組中均有較強的相互作用強度，是活性和功能上占優勢的亞型。之后作者分析了亞型的互作網絡（Fig 5C），并比較了WT和5×FAD小鼠中各亞型的相互作用強度疾病差異與衰老的差異（Fig 5D）。

6.?CCL和CSF信號是小膠質細胞亞型之間溝通的基本橋梁

為了進一步探索衰老和AD過程中的特定信息流，作者比較了10個小膠質細胞亞型的交流強度（Fig 6）。CCL信號通路在WT小鼠24月齡時最強，在5×FAD小鼠12月齡時達到峰值（Fig 7A）。有趣的是，無論品系或年齡如何變化，CCL通路都表現出很強的相互作用強度(Fig 6和7B)。這說明CCL可能在小膠質細胞的自交流中起著主要作用。

在WT和5×FAD小鼠中，CSF信號的強度隨著年齡的增長而增加。且Csf1的基因表達水平也隨著年齡的增長而增加，并且在5×FAD小鼠中高于同月齡的WT小鼠（Fig 3C）。在小膠質細胞亞型中，M0亞型隨著年齡的增長而增加最為顯著（Fig 4B），CSF信號通路也主要由M0介導（Fig 8A）。對于每個小膠質細胞亞型的受配體對分析發現也支持這一點，CSF1-CSF1R表達量最高（Fig 8B）。

這項研究發現，在衰老小鼠和AD小鼠中，小膠質細胞的百分比增加，血腦屏障損傷可能導致這種增加。此外，在衰老和疾病進展過程中也發現了免疫核心調控基因。APP和CSF信號驅動5×FAD小鼠通過海馬細胞間通訊偏離衰老軌跡轉道AD發生。鑒定出10個小膠質細胞亞型和通信信號的基本橋接點（CCL和CSF）。這為探討AD的發病機制提供了參考。