神经精神性狼疮（NPSLE）是系统性红斑狼疮（SLE）的常见表现，见于40-90%的SLE患者;然而其潜在的发病机制仍不明确，导致严重缺乏针对这种情况的治疗靶点。2022年2月，南京鼓楼医院韩小娟老师、孙凌云教授团队与南京中医药大学胡刚教授团队合作在国际学术期刊、中国科技期刊卓越行动计划——领军期刊Signal Transduction and Targeted Therapy上发表了题为“Neuronal NR4A1 deficiency drives complement-coordinated synaptic stripping by microglia in a mouse model of lupus”的研究论文。该研究应用多种模型及研究方法，阐明了突触丢失是狼疮脑损伤的早期病理，小胶质细胞、补体信号、神经元共同参与该过程。接下来小编带大家一起来了解一下这篇高分文章：

文章介绍

Neuronal NR4A1 deficiency drives complement-coordinated synaptic stripping by microglia in a mouse model of lupus [1]

在狼疮小鼠模型中，神经元NR4A1缺陷驱动C1q补体协调的小胶质细胞突触修剪

发表杂志：Signal Transduction and Targeted Therapy

影响因子：38.104

doi: 10.1038/s41392-021-00867-y

研究背景

系统性红斑狼疮（SLE）是一种难以治愈的自身免疫性疾病，40-90%的SLE患者会出现神经精神症状，称为神经精神狼疮（NPSLE）。NPSEL早期发病机制仍不明确，是临床治疗学突破的瓶颈。补体蛋白C1q是经典补体信号的启动因子。最近研究发现脑内C1q具有独特的生物学功能，可以调控小胶质细胞对神经突触的修剪，对神经环路的精准发育及衰老、阿尔茨海默病、精神分裂症等病变过程中的突触丢失至关重要。但对于其在NPSLE中的效应，仍然知之甚少。本研究揭示了神经元在协调小胶质细胞介导的突触丧失中的积极作用，并强调神经元Nr4a1和C1q是适合NPSLE治疗干预的关键成分。

研究内容

1. MRL/lpr小鼠在出现明显的外周SLE病变之前出现行为缺陷和小胶质细胞激活

作者以野生型对照（MRL/mpj小鼠）和狼疮易感小鼠（MRL/lpr小鼠）为模型，在6周龄（当小鼠尚未发生外周病变时）和16周龄（当小鼠开始发生轻度狼疮性肾炎时）进行了一系列行为测试。结果表明，焦虑样行为是狼疮小鼠早期发生的主要NP变化。此外，免疫染色结果表明MRL / lpr小鼠小胶质细胞激活。这些数据共同表明，NP异常发生在SLE的早期，在外周病变之前，并且与大脑中小胶质细胞的特异性激活密切相关。

图1 MRL / lpr小鼠在明显的外周病变之前出现焦虑样表型和反应性小胶质细胞

2. 转录谱揭示MRL / lpr小鼠海马体的分子变化

作者对6周的MRL / lpr和MRL / mpj小鼠的海马组织进行了转录组测序分析。富集分析结果表明MRL / lpr小鼠显示出免疫激活途径的富集，包括小胶质细胞介导的吞噬作用类别和经典补体途径。

图2 转录谱显示MRL / lpr小鼠大脑中吞噬作用和补体信号激活增加

3. 小胶质细胞吞噬引起的突触缺失是MRL/lpr小鼠早期行为缺陷的原因

测序分析检测到突触活动相关基因的改变。超分辨免疫染色实验表明与MRL / mpj对照相比，MRL / lpr小鼠存在突触丢失。为进一步确定突触丢失的原因，作者对MRL/lpr小鼠给予吞噬抑制剂米诺环素处理，进一步观察海马脑区的突触密度、及胶质吞噬突触的超微结构重塑分析。观察到的证据共同表明，MRL / lpr小鼠由于小胶质细胞对突触吞噬增强而导致突触丢失。

图3 小胶质细胞吞噬引起的突触缺失是MRL / lpr小鼠早期NP表现的原因

4. 补体C1q增加且在MRL / lpr小鼠突触处积累

转录组分析结合免疫印迹实验显示狼疮海马体中C1q蛋白的丰度要高得多。作者进行免疫共染、co-IP等实验，数据表明，增加的C1q在MRL / lpr大脑的突触周围积累，并且与神经变性有关。

图4 C1q 升高在 MRL/lpr 海马体的突触处积聚

5. C1q的突触标记有助于小胶质细胞突触修剪介导的突触丢失

为了进一步研究C1q，突触丢失和小胶质细胞激活之间的关系，作者进行了一系列体外研究。作者利用C1q阻断抗体阻断小鼠海马C1q信号，发现C1q阻断可缓解狼疮小鼠的神经损伤。这些数据表明，小胶质细胞突触修剪和C1q信号共同参与NPSLE的发病。

图5 突触处的C1q标记有助于小胶质细胞突触修剪介导的突触丢失

6. 神经元Nr4a1缺陷是MRL/lpr小鼠C1q突触定位的关键内源性信号

接下来，作者研究了引导C1q进行突触标记的分子机制。通过对MRL/Lpr小鼠海马组织转录组测序，筛选出了潜在效应信号分子-Nr4a1。大多Nr4a1控制基因在MRL/Lpr小鼠海马体中下调。实验中使用NMDAR拮抗剂AP5抑制活性并降低培养神经元中NR4A1的表达，发现活性或NR4A1表达降低的神经元优先被C1q识别，然后在神经元-小胶质细胞共培养中被小胶质细胞吞噬。而神经元中NR4A1表达恢复的狼疮小鼠在很大程度上免受突触丢失和神经环路功能障碍的影响。数据揭示了神经元在小胶质细胞介导的突触修剪中的主动作用，并确定NR4A1是小胶质细胞突触定位的关键调节因子。同时实验结果表明逆转狼疮小鼠海马神经元Nr4a1表达可缓解突触丢失，恢复神经环路功能，并减轻焦虑样行为。

图6 神经元Nr4a1缺陷是MRL/lpr小鼠C1q突触定位的关键内源性信号

研究结论

该研究发现MRL/lpr自发狼疮小鼠病程早期出现焦虑样行为及脑内小胶质细胞激活，并首次报道小胶质细胞对神经突触吞噬修剪介导突触丢失是NPSLE发病的关键。进一步研究证明，小鼠海马C1q水平升高、且多定位于突触末端。中和抗体阻断C1q信号可缓解狼疮小鼠的神经损伤。提示小胶质细胞突触修剪和C1q信号共同参与NPSLE的发病。除了小胶质细胞修剪外，神经元内在电活性或突触结构的改变也参与突触密度的调节。同时研究人员发现NPSLE小鼠神经元Nr4a1信号减弱导致突触骨架蛋白异常，作为桥梁信号促进C1q的突触定位，并被活化的小胶质细胞识别吞噬。本研究揭示了神经元Nr4a1异常在调控C1q-小胶质细胞“突触修剪”中的主动作用，也为NPSLE及相关疾病的早期干预提供了新的方向。

参考文献：

[1] Han X, Xu T, Ding C, Wang D, Yao G, Chen H, Fang Q, Hu G, Sun L. Neuronal NR4A1 deficiency drives complement-coordinated synaptic stripping by microglia in a mouse model of lupus. Signal Transduct Target Ther. 2022 Feb 18;7(1):50. doi: 10.1038/s41392-021-00867-y. Erratum in: Signal Transduct Target Ther. 2022 Sep 17;7(1):328. PMID: 35177587; PMCID: PMC8854434.