Nature：新发现！脑膜淋巴管影响抗Aβ免疫治疗和阿尔兹海默症病理的发展
阿尔茨海默病(AD)是导致痴呆最常见的病因。AD的致病机制是毒性Aβ淀粉样蛋白在大脑中聚集并积累，渐进性损害Aβ的清除机制。
目前，AD没有有效的治疗方法，但抗Aβ单克隆抗体的被动免疫治疗是一种有前景的治疗策略，其旨在增强对毒性Aβ的清除。然而，单克隆抗体 ADucanumab3 的临床试验结果并不理想。
基于此，来自美国弗吉尼亚大学神经科学 Jonathan Kipnis 和 Sandro Da Mesquita 在《Nature》上发表了题为“Meningeallymphatics affect microglia responses and anti-Aβimmunotherapy”的论文，探讨了脑膜淋巴管引流功能的改变是否会影响AD的免疫治疗效果。
脑膜淋巴引流对脑内Aβ的清除起重要作用，但它是否会影响AD免疫治疗的效果尚不清楚。现有数据表明，增强脑膜淋巴管的引流功能并结合靶向Aβ的免疫疗法，能明显改善AD患者的病理症状。
作者研究了5xFAD小鼠脑膜淋巴管系统和免疫反应是否会随着衰老发生改变，发现随着年龄的增长，脑膜淋巴管系统功能会退化，而整个脑膜的Aβ在血液和淋巴管内的沉积会逐渐增多，而脑膜Aβ沉积在早期会影响脑膜的LECs，老年5xFAD小鼠脑膜淋巴管系统受损加重，也使得B细胞、CD4 T细胞和CD8 T细胞的数量显着增加。
图1：5xFAD小鼠脑膜淋巴管的功能受损限制了大脑内Aβ的清除，并激活小胶质细胞和神经血管反应。
作者对脑膜淋巴管完整和消融的5xFAD小鼠进行为期八周的腹膜内注射mADucanumab和mIgG的对照治疗，将小鼠分成四组，分别为接受mADucanumab治疗的Vis/photo组（脑膜淋巴管消融）、Vis组（脑膜淋巴管完整）以及接受mIgG对照治疗的Vis/photo组（脑膜淋巴管消融）、Vis组（脑膜淋巴管完整）。
最后，作者发现腹膜内注射mADucanumab和mIgG均能减小Aβ斑块的密度但并不能改变Aβ斑块的平均大小。
此外，接受免疫治疗（mADu治疗）或未接受治疗且脑膜淋巴管消融的5xFAD小鼠组比脑膜淋巴管完整组小鼠的Aβ斑块沉积显著增多，在所有接受治疗的小鼠中，5xFAD小鼠脑膜淋巴引流消融对脑纤维蛋白原水平和神经炎症产生有害影响，脑膜淋巴管消融的小鼠比正常AD组小鼠的病理损伤重、记忆和认知功能差。
为解释mAb158在脑膜淋巴管消融的小鼠中的疗效降低现象，作者基于脑膜淋巴功能障碍的小鼠血管周围脑脊液内流受损的实验证据，将mAb158注入到四组小鼠的脑脊液中，发现在脑膜淋巴管障碍的5xFAD小鼠中，脑实质中的mAb158与Aβ共定位明显减少。由此推断：由于脑膜淋巴管受损，导致mAb158从脑脊液进入脑组织的量减少，影响了mAb158对Aβ清除的靶向性，从而降低了mADu疗效。
为探索与AD发病机制密切相关的小胶质细胞，作者通过单细胞RNA测序分析，观察到脑膜淋巴管消融和脑膜淋巴管完整的5xFAD小鼠大脑中分离出的小胶质细胞基因表达模式显著变化。
其中，脑膜淋巴管消融的5xFAD小鼠大脑细胞的转录分析表明，随着大脑淀粉样变性的激增，有害的小胶质细胞从平衡态被激活，稳态的小胶质细胞减少，并异常诱导血管修复和白细胞迁移，最终表达AD疾病相关小胶质细胞的DAM（神经退行性小胶质细胞特征)基因。
此外，脑膜淋巴引流的减少并不显著影响大脑BECs中Aβ外排或转运相关基因的表达。
图2：基因分析揭示了AD中受损的脑膜淋巴管和小胶质细胞激活之间的联系
为探索脑膜淋巴管中构成血脑屏障的脑内皮细胞的治疗潜力，作者将mAb158免疫治疗与病毒介导的血管内皮生长因子-c(mVEGF-C)结合去处理5xFAD小鼠。发现其对清除Aβ斑块有协同效应，且小胶质细胞的增生和小鼠Aβ的负荷均减少。
此外，由于与激活基因通路的表达有关，小鼠脑膜LECs的转录特征随着病毒介导的mVEGF-C的表达发生改变。结果单克隆抗体治疗能增强AD小鼠脑膜淋巴引流系统对Aβ的清除且mVEGF-C治疗对AD小鼠认知能力有较大的改善。
由于年老APPswe小鼠大脑中可溶性Aβ的清除增强，APPswe小鼠海马中的基因表达谱显示出了治疗的特异性。mADucanumab治疗可诱导突触组织变化，膜电位的适应调节和神经递质转运基因在海马体中过度表达。
作者使用scRNA-seq进一步研究特定类型的脑细胞对mVEGF-C治疗的反应，发现小胶质细胞对mVEGF-C治疗产生反应。
图3：mVEGF-C与免疫治疗结合，可重编老年APPswe小鼠的海马转录谱，重塑小胶质细胞和神经血管反应
已知小鼠脑膜LECs和大脑BECs比5xFAD小鼠皮质小胶质细胞更多的表达AD相关基因。另外，在AD患者和对照大脑的snRNA-seq数据中，发现在脑膜LECs中高表达AD相关基因的1-Mb区域基因SNP与脑膜LECs中小胶质细胞基因表达的改变有关。
基于人类完整的小胶质细胞核转录分析的基因表达谱，脑膜淋巴管消融的5xFAD小鼠大脑稳态小胶质细胞的比例显著降低，激活态的显著增加。此外，脑膜淋巴管功能失调的5xFAD小鼠与AD患者小胶质细胞激活态的转录图谱之间重叠更明显。
在AD相关表型和风险全基因组关联的分析显示，从脑膜淋巴管功能障碍的5xFAD小鼠中分离出的小胶质细胞中上调的基因组与淀粉样蛋白影像、CSFtau水平、发病年龄和AD风险之间存在显着相关性。
研究数据表明，通过调节脑淋巴血管的功能，可以设计出针对小胶质细胞和脑血管系统的治疗策略。作者强调AD的早期诊断和治疗干预最好是在脑膜淋巴系统正常运行的阶段。
未来可以利用基因SNPs的特定组合评估脑引流淋巴系统，预测脑膜淋巴功能障碍，并尽早靶向脑膜淋巴管进行治疗，在增强脑膜淋巴管引流功能的同时结合免疫治疗，发挥脑膜淋巴管的潜在功能。
此外，脑膜淋巴管的功能障碍与小胶质细胞的激活状态和血管病变的程度具有一致性。因此，可针对患者进行分层个体化免疫治疗，以改善脑淋巴引流，改善AD的进展.
参考文献
DaMesquita S, Papadopoulos Z, Dykstra T, et al. Meningeal lymphaticsaffect microglia responses and anti-Aβ immunotherapy. Nature.2021;593(7858):255-260. doi:10.1038/s41586-021-03489-0
编译作者: 臻至秦 (Brainnews创作团队)
校审: 悟空 (Brainnews编辑部)