腹侧被盖区多巴胺能神经元通过Drd2/Cryab通路调控小胶质细胞吞噬功能参与神经炎症的机制研究

Persistent neuroinflammation is an important pathogenesis affecting the progression of various types of encephalopathy. Microglia plays a "double-edged sword" effect in regulating neuroinflammation and maintaining the stability of neuronal microenvironment. Activation of the ventral tegmental area (VTA) dopaminergic neurons can boost both innate and adaptive immune function, however, whether VTA dopaminergic neurons participate in neuroinflammation via regulating microglia immune function is still unknown. Our preliminary results show that increasing dopamine concentration in the inflammatory microenvironment can induce up-regulation of dopamine receptor D2 (Drd2) expression in microglia, and activation of Drd2 can promote the expression of downstream Cryab protein. Based on this, we propose that VTA dopaminergic neurons activate microglia Drd2, up-regulate the expression of downstream Cryab protein and promote the phosphorylation of Cryab, enhance the phagocytic ability of microglia, and thus relieve neuroinflammation. Techniques such as optogenetics, DREADD, viral transfection, RNAi, and immunomicrosphere fluorescent technique will be used to verify the above scientific hypothesis and improve the theory that dopaminergic neurons "reward" microglia to change immune function. This study may provide insight and new ideas for finding potential targets for improving neuroinflammation and promoting the treatment of various neurodegenerative diseases.

持续性神经炎症是影响各类脑病进展的重要发病机制，小胶质细胞在维持神经元周围微环境的稳定和调节神经炎症方面发挥着“双刃剑”的作用。研究发现，激活奖赏系统VTA多巴胺神经元可以强化固有免疫和适应性免疫功能，但VTA多巴胺神经元是否通过调节小胶质细胞免疫功能参与神经炎症并不清楚。我们的预实验结果显示，炎症微环境下增加多巴胺的浓度，可诱导小胶质细胞多巴胺受体Drd2表达上调，激活Drd2可促进下游Cryab蛋白的表达增加。基于这一发现，我们提出VTA多巴胺神经元激活小胶质细胞Drd2，上调下游Cryab蛋白的表达并促进Cryab发生磷酸化，增强小胶质细胞吞噬能力，从而改善神经炎症。本项目将应用光遗传、DREADD、病毒转染、RNAi、免疫微球荧光计数等技术验证上述科学假说，完善多巴胺神经元 “奖赏”小胶质细胞改变免疫功能的理论，为寻找改善神经炎症的合适靶点及推进各类退行性疾病的治疗提供新思路。

持续的神经炎症是影响神经系统疾病如缺血性脑损伤、神经退行性疾病发生发展最重要的原因。除退行性疾病外，慢性神经炎症也是心因性疾病的一个重要发病机制，如抑郁症、精神分裂症、自闭症等。小胶质细胞在维持神经元周围微环境的稳定和调节神经炎症方面发挥着“双刃剑”的作用。因此，阐释神经元与小胶质细胞复杂的通讯作用对对理解神经炎症的发生及退行性脑病的防治具有极其重要的意义。3年研究期限内，申请人深入探究了不同疾病模型下调控小胶质细胞功能改善神经炎症的分子机制，主要研究发现是：①在慢性睡眠剥夺小鼠模型中，证实激活多巴胺D2受体可以通过上调下游Cryab蛋白的表达，抑制NF-κB的表达，抑制促炎因子的释放，减轻神经炎症从而改善睡眠不足导致的认知功能障碍；②在慢性睡眠剥夺小鼠模型中，进一步证实CD33激动剂通过激活CD33 -TREM2信号通路抑制小胶质细胞对突触的吞噬，从而改善睡眠不足导致的认知功能障碍；③在慢性应激小鼠模型中，申请人发现适配器蛋白STING特异性表达于小胶质细胞胞内，给予STING激动剂激活STING-TBK1-IRF3信号通路可以通过增强小胶质细胞吞噬能力，改善神经炎症，从而减轻慢性应激所致的抑郁样行为。申请人从不同疾病模型出发，探索了调控小胶质细胞功能减轻神经炎症的关键机制，为寻找改善神经炎症的合适靶点及推进神经系统性疾病的治疗提供给新的学术见解和理论依据。