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脑淀粉样血管病 （CAA） 的特征是淀粉样蛋白 β （Aβ） 在脑血管系统中沉积，是血管性痴呆的主要原因，也是阿尔茨海默病 （AD） 的重要并发症。尽管 CAA 在老年人中的患病率很高，CAA 发展的潜在机制在很大程度上仍然难以捉摸，缺乏有效的治疗手段。

2024年9月26日，中山大学第三附属医院神经内科陆正齐和蔡蔚教授团队在Advanced Science杂志发表题为《Chronic Stress Exacerbates Cerebral Amyloid Angiopathy Through Promoting Neutrophil Extracellular Traps Formation》的研究论文，该研究表明，在慢性应激的情况下，抑制中性粒细胞向大脑趋化或抑制中性粒细胞胞外陷阱（NET）形成都可以改善脑淀粉样血管病的严重程度。因此，作者提出与压力相关的心理障碍和 NETs 是脑淀粉样血管病的潜在治疗靶点。

  • 慢性应激刺激中性粒细胞向脑血管趋化并加剧CAA

为了研究慢性应激对CAA进展的影响，作者将纯合子Tg-SwDI/B小鼠的CAA小鼠模型和野生型(WT)对照置于慢性抑制应激(CRS)下4w。通过免疫染色，作者发现CRS刺激的CAA模型(CAA-CRS)在脑血管中显示恶化的Aβ沉积，紧密连接蛋白表达降低，髓磷脂严重丢失。基因本体(GO)上调的基因集富集分析(GSEA)显示，CRS刺激小鼠的中性粒细胞向脑的趋化性增强。

此外，与年龄和性别匹配的健康对照组(HC)相比，CAA疾病组在血液检查中显示中性粒细胞计数和中性粒细胞淋巴细胞比率(NLR)增加。值得注意的是，NLR与疾病组的自评焦虑量表(SAS)得分呈正相关。因此，作者假设中性粒细胞介导了CAA慢性应激的疾病加重作用。

然后作者评估了中性粒细胞在CAA中的病理生理作用。在离体实验中，将CAA小鼠制备脑器官型切片培养物(OSCs)，然后与WT小鼠的原代骨髓源性中性粒细胞(BMDN)共培养，模拟中性粒细胞在不直接接触脑组织的情况下对血脑屏障和白质发挥作用的血管周围途径。作者发现，在CAA OSC中，BMDN引起明显的紧密连接减少和髓磷脂损失。在体内，通过抑制CXCR2(中性粒细胞的关键动员驱动因子)，CAA模型中的中性粒细胞向脑趋化被阻断。

作者进一步研究了慢性应激对CAA中性粒细胞相关脑损伤的影响。作者发现CXCR2i治疗逆转了慢性应激的脑损伤作用，结果显示，CXCR2i治疗的WT-和CAA-CRS小鼠的血管中Aβ40沉积改善， ZO1表达保持，白质损伤减弱。作者的数据表明，慢性应激通过增强中性粒细胞的破坏作用而加剧CAA。

  • 中性粒细胞胞外陷阱(NETs)损害脑血管，在慢性压力下恶化

NET含有大量ROS和组织损伤酶，包括中性粒细胞弹性酶和髓过氧化物酶(MPO)。在招募的CAA患者中，记录到循环无细胞双链DNA (CF-dsDNA)和MPO活性的增加，这两者都是NETs的主要成分。通过对NET标记物瓜氨酸组蛋白3 (CitH3)的免疫染色，作者记录了CAA小鼠大脑中NET的形成， NET的形成随着年龄的增长而恶化，并与中性粒细胞靶向脑的趋化动力学相吻合。扫描电镜(SEM)和免疫染色显示，CAA脑内NETs主要沿血管分布，提示CAA的脑血管损伤可能是由NETs引起的。

与非应激鼠相比，作者观察到CAA-和WT-CRS小鼠大脑中明显的NET积累，血液中MPO结合的dsDNA水平上调，大脑中MPO活性增加。给药PADI4i逆转了慢性应激对CAA-和WT-CRS小鼠的破坏性影响，包括Aβ40沉积， ZO1表达下降，髓磷脂损失和认知能力下降。小脑延髓池注射CXCR2i或PADI4i对中枢神经系统中性粒细胞趋化或NETosis的特异性抑制持续改善CAA小鼠的状态。因此，作者证明慢性应激不仅激发了中性粒细胞的脑靶向趋化性，而且还促进了NET的形成，从而增强了中性粒细胞在CAA中的伤害作用。

  • STAT6信号介导Aβ在CAA中的NET诱导作用

作者接下来研究了CAA中NET形成的分子机制。最近的研究表明，Aβ是一种有效的NET诱导剂。与此一致的是，作者发现CAA中的关键致病分子Aβ40足以且必要地诱导NET形成。在体外实验中，从健康供体的外周血中分离出中性粒细胞，然后用HC或CAA疾病组的血浆刺激这些中性粒细胞。作者发现，CAA血浆有效地诱导NET形成，而当从血浆中去除Aβ40时，这种效应被消除。通过免疫染色，作者发现CAA大脑中的NET(ELANE+CitH3+)高度与Aβ40共定位，这强调了Aβ40在CAA中NET形成中的必要性。此外，作者发现Aβ40的NET诱导效应随着时间的推移而增强，并且随着剂量的增加而增强。通过大规模RNA测序，作者发现Aβ40处理的BMDN中上调了核修饰基因的表达，这进一步证明了Aβ40诱导NET的充分性。在之前的研究中，作者也发现包括Aβ在内的脑组织中的有害代谢物有潜在的诱导NETs的作用。这些发现可能可以解释作者在OSCs共培养实验中观察到的NETs诱导现象。

作者进一步在体内评估了STAT6信号通路的活性。通过流式细胞分析和免疫组织化学染色，作者发现CAA大脑中的中性粒细胞中磷酸化STAT6（pSTAT6，Tyr641）的表达增加。值得注意的是，CAA大脑中的pSTAT6+中性粒细胞显示出明显的CitH3表达。体外研究中，作者发现使用特异性抑制剂AS15174（STAT6i，1μm，1h，预处理）可逆转Aβ40诱导的NET形成，这表明STAT6激活是Aβ40诱导NET形成的不可或缺的条件。

  • 慢性应激通过去甲肾上腺素增强STAT6激活促进NET形成

作者继续研究慢性应激如何加剧CAA的NET形成及其继发性脑损伤。通过GO分析，作者发现在WT和CAA-CRS模型中，儿茶酚胺及其下游信号通路相关基因的表达上调。作者测量了循环去甲肾上腺素（NE）、肾上腺素（EPI）和多巴胺（DA）水平，发现CAA患者的血浆NE水平高于HC。同时，接受慢性应激的小鼠血浆NE水平也升高。值得注意的是，作者观察到NE有效地促进NET形成，在Aβ40的存在下更为明显。此外，作者发现CAA-CRS小鼠脑内的中性粒细胞中pSTAT6表达上调，NE处理的BMDN细胞在体外也观察到pSTAT6表达上调。STAT6i可抑制NE依赖的NET形成，而IL-4治疗则会恶化NET形成，这表明STAT6介导了NE的NET诱导作用。这些数据表明，慢性应激通过增强NE介导的STAT6激活，促进NET形成和随后的脑损伤，从而促进CAA的发生。因此，作者提出，慢性应激相关的心理障碍和NET都是CAA潜在的治疗靶点。


总结

脑淀粉样血管病（CAA）是老年人中血管性痴呆的最常见原因。脑淀粉样血管病患者通常会出现神经精神症状，但通常被认为是该病理过程的结果。这里报告称，慢性应激会促进脑淀粉样血管病的进展，增强脑血管中淀粉样蛋白β（Aβ）的沉积，并加剧随后的脑损伤。机制上，中性粒细胞参与了脑淀粉样血管病的发展。积聚在脑血管中的Aβ通过激活STAT6信号通路诱导中性粒细胞外泌体（NETs）形成，抑制中性粒细胞凋亡并使程序性细胞死亡转向NETosis。在慢性应激期间，循环中的去甲肾上腺素（NE）增强了中性粒细胞中的STAT6激活并促进NET形成，从而加剧了NET依赖的血管病变。研究表明，抑制中性粒细胞向脑部的迁移或抑制NET形成均可减轻慢性应激条件下的脑淀粉样血管病严重程度。因此，建议将与压力相关的心理障碍和NET作为治疗脑淀粉样血管病的新的潜在治疗靶点。

原文链接

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