《CNS Neuroscience & Therapeutics》：Rapamycin Reduces Amyloid-β Plaques and Improves Behavioral Performance in a Sex-Dependent Manner in Mouse Models of Amyloidosis
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本研究證實，早期口服mTOR抑制劑雷帕霉素能顯著降低兩種AD小鼠模型（5xFAD與hAPPNL-G-F）大腦中的Aβ斑塊負荷，并改善海馬依賴性記憶缺陷。其核心機制在于恢復小膠質細胞的吞噬和降解功能，特別是通過自噬途徑促進脂滴清除，增強Aβ的降解能力。值得注意的是，這些病理和認知改善效應在雌性小鼠中更為顯著。該研究為靶向小膠質細胞自噬通路的AD治療策略提供了新證據。
文章內容總結
1 背景
阿爾茨海默病（AD）是最常見的癡呆類型，其主要病理特征包括細胞外β-淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊沉積和細胞內神經纖維纏結�，F有療法效果有限，因此尋找能夠調節疾病進程的治療策略迫在眉睫。雷帕霉素是一種mTOR抑制劑，具有免疫調節特性，可能通過恢復小膠質細胞功能來緩解AD病理。然而，其具體作用機制，尤其是對小膠質細胞功能的影響，尚不完全清楚。本研究旨在探討雷帕霉素在兩種互補的AD小鼠模型中對Aβ病理、神經炎癥和認知功能的影響，并利用原代培養和細胞系考察其對小膠質細胞的直接作用。
2 材料與方法
研究采用了兩種不同的AD小鼠模型：5xFAD和hAPPNL-G-F小鼠。在2月齡時，小鼠被隨機分為對照組和雷帕霉素處理組，持續給藥90天。行為學測試（曠場實驗、Y迷宮和情境恐懼條件反射）在約4.7月齡時進行。隨后獲取腦組織，通過多種技術進行分析：使用X34染色進行Aβ斑塊定量分析；通過免疫熒光評估神經炎癥（CD68/IBA1陽性小膠質細胞活化和GFAP陽性星形膠質細胞增生）和自噬底物p62；對皮質組織進行RNA測序分析；以及進行體外細胞實驗（包括原代小膠質細胞的Aβ吞噬和降解能力評估，以及雷帕霉素或自噬抑制劑對油酸預處理的BV2小膠質細胞系中脂滴清除機制的分析）。
3 結果
3.1 飲食雷帕霉素降低AD小鼠的mTOR活性及下游信號
Western blot分析顯示，雷帕霉素顯著降低了兩種AD模型小鼠腦內磷酸化mTOR（p-mTOR）的水平。免疫熒光分析進一步表明，雷帕霉素處理顯著降低了腦內Aβ斑塊附近小膠質細胞中mTOR下游靶點pS6的水平，證實其有效抑制了腦內mTOR通路活性。
3.2 雷帕霉素改善AD小鼠的Aβ病理
X34染色分析發現，雷帕霉素處理顯著減少了雌性5xFAD小鼠大腦中的Aβ斑塊負荷和斑塊大小，而雄性小鼠的斑塊大小也有明顯減小。在hAPPNL-G-F模型中，雷帕霉素則顯著降低了雌雄小鼠的斑塊負荷和大小。這些結果表明雷帕霉素能有效改善AD小鼠的Aβ病理，且效果具有性別和模型差異性。
3.3 雷帕霉素減輕AD小鼠的認知缺陷
行為學測試結果顯示，雷帕霉素處理改善了雌性5xFAD和hAPPNL-G-F小鼠在Y迷宮中的自發交替行為（空間工作記憶指標）。在5xFAD小鼠的情境和線索恐懼條件反射測試中，雷帕霉素顯著增加了雌性小鼠的僵直時間。然而，在雄性5xFAD小鼠和hAPPNL-G-F小鼠的恐懼記憶測試中，未觀察到顯著改善。雷帕霉素對所有小鼠的總體活動距離和焦慮樣行為均無影響。這表明雷帕霉素對認知的益處，尤其是海馬依賴性任務，主要體現在雌性AD模型小鼠中。
3.4 雷帕霉素減輕AD小鼠的淀粉樣斑塊相關毒性
免疫熒光分析顯示，雷帕霉素顯著增加了雌性5xFAD小鼠大腦中的CD68+/IBA1+面積比，表明增強了小膠質細胞的吞噬活性。同時，雷帕霉素顯著減少了雌性5xFAD小鼠和hAPPNL-G-F兩種性別小鼠中的溶酶體相關膜蛋白（LAMP1）免疫反應性，意味著營養不良性神經突的減少。此外，雷帕霉素還顯著減少了雌性5xFAD和hAPPNL-G-F小鼠的膠質纖維酸性蛋白（GFAP）陽性區域，表明神經炎癥得到緩解。這些結果共同說明，雷帕霉素能夠增強小膠質細胞吞噬作用，減少營養不良性神經突，并抑制神經炎癥，其中對雌性小鼠的效果最為顯著。
3.5 雷帕霉素通過調節脂質代謝和吞噬作用恢復AD小鼠的穩態
對5xFAD小鼠皮質組織的RNA測序分析顯示，雷帕霉素處理導致了差異表達基因的顯著變化。功能通路富集分析表明，吞噬體和脂質代謝途徑發生了顯著改變。關鍵脂質代謝相關基因（如Pla2g3, Etnppl, Pla1a）和吞噬相關基因（如H2-Q7, Itgb3, Tlr2, Fcgr2b, Cybb）的表達譜變化具有性別差異，雷帕霉素對雌性小鼠基因表達的改變更為明顯。此外，研究發現雷帕霉素并未顯著影響與Aβ代謝或降解相關的基因和蛋白水平，表明其作用機制不依賴于直接調節淀粉樣前體蛋白（APP）加工或Aβ合成/降解途徑。
3.6 雷帕霉素通過自噬依賴性降解增強脂滴清除
體外實驗發現，雷帕霉素以濃度依賴性的方式減少了BV2小膠質細胞中的脂滴大小。使用自噬抑制劑氯喹（CQ）后，雷帕霉素的促脂質清除作用被完全阻斷。Western blot結果證實，雷帕霉素降低了p62水平并增加了LC3B-II/I比率，表明自噬通量增強。這些結果表明，雷帕霉素通過自噬依賴性降解途徑促進小膠質細胞的脂滴清除。
3.7 雷帕霉素促進小膠質細胞募集和Aβ的自噬清除
免疫組織化學顯示，雷帕霉素處理后，5xFAD和雌性hAPPNL-G-F小鼠皮質中小膠質細胞（PU.1陽性）密度顯著降低，但斑塊周圍的小膠質細胞聚集顯著增強。同時，斑塊周圍小膠質細胞中p62的積累顯著減少。體外實驗進一步表明，雷帕霉素預處理雖未改變原代小膠質細胞對pHrodo標記的Aβ的攝取，但顯著加速了FAM標記的Aβ的降解。這些結果說明，雷帕霉素能夠將小膠質細胞募集到Aβ斑塊周圍，并通過增強其自噬能力來促進Aβ的降解，從而改善清除效率。
4 討論
本研究證實，在AD病理的早期“機會窗口期”啟動雷帕霉素治療，可有效減少斑塊負荷并穩定行為表現。研究闡明了雷帕霉素通過恢復小膠質細胞功能來發揮治療作用的機制，具體表現為增強自噬、促進脂質代謝和改善吞噬/降解能力。一個關鍵的發現是雷帕霉素在5xFAD雌性小鼠中表現出更強的療效，這可能是由于高病理背景下雌性小鼠基線病理更嚴重，以及雷帕霉素藥代動力學的性別差異所致。本研究強調了在開發針對AD的mTOR靶向療法時，將性別作為生物學變量的重要性。
5 結論
總之，早期雷帕霉素治療通過整合脂質穩態和自噬清除功能，恢復了小膠質細胞功能。本研究首次提供了體內外整合證據，證明雷帕霉素能夠以性別依賴性的方式“喚醒”小膠質細胞的降解能力。這一發現為開發針對AD的mTOR靶向療法提供了新的見解。
