Science：AD性别差异的新机制（关键词：Tlr7、脱髓鞘、APOE4等）

摘要：目前关于衰老或神经退行性疾病中的脱髓鞘是否存在性别偏倚仍不清楚。生物性别的主要决定因素包括性腺激素和性染色体，但这些因素在衰老和疾病中的脱髓鞘过程中的作用仍然不明确。

目前关于衰老或神经退行性疾病中的脱髓鞘是否存在性别偏倚仍不清楚。生物性别的主要决定因素包括性腺激素和性染色体，但这些因素在衰老和疾病中的脱髓鞘过程中的作用仍然不明确。

威尔康奈尔医学院甘莉课题组于2024年11月29日发表在Science杂志上的研究论文“Tlr7 drives sex differences in age- and Alzheimer’s disease–related demyelination”。该研究发现性别在衰老和tau病理中的脱髓鞘过程中起着至关重要的调节作用，尤其是在携带APOE4等位基因的情况下。TLR7在性别特异性小胶质细胞反应中发挥了关键作用，特别是在I型干扰素（IFN）通路中，这一通路促使脱髓鞘的发生。

1. 性别染色体和性腺对脱髓鞘早期反应的调控作用

CPZ可以诱导小鼠脱髓鞘，衰老加剧了脱髓鞘过程中的性别差异。在年轻鼠中，CPZ治疗5周后未见运动障碍，但显著出现髓鞘丢失，而老年鼠则仅在雌性小鼠中表现出运动障碍和髓鞘丧失，提示衰老在脱髓鞘过程中性别差异的作用。为了探究这一差异的潜在机制，研究人员采用了FCG模型，该模型通过去除Y染色体上的Sry基因，创建了四种不同的性染色体-性腺组合。使用snRNA-seq对少突胶质细胞进行亚聚类分析，发现CPZ治疗后，XXO、XXT和XYO小鼠中稳态少突胶质细胞数量减少，而XYT小鼠没有变化，表明XY染色体和睾丸在其中起到重要作用。上述结果表明，性别特异性的转录组反应在髓鞘丧失之前就已在雌性少突胶质细胞和小胶质细胞中出现，提示性别染色体和性腺在脱髓鞘过程中的重要调控作用。

图1 性染色体和性腺在衰老小鼠中导致性别偏倚的非自身免疫性脱髓鞘

2. 脱髓鞘过程中少突胶质细胞和小胶质细胞信号通路的性别差异

CPZ处理后，XXO小鼠中与阿尔茨海默病相关的基因（如Apoe、Meg3）及神经免疫基因（如H2-K1、H2-D1）表达较高，而稳态小胶质细胞基因（如P2ry12、Csf1r）下调。小胶质细胞反应中，CPZ诱导的MG2亚簇与疾病相关小胶质细胞（DAM）特征高度相关，特别在XY小鼠中，MG2亚簇比例高于XX小鼠。少突胶质细胞的性别差异在髓鞘丧失前显著，XXO小鼠的髓鞘形成基因在第3周下调后，第5周重新上调。性腺的影响大于性染色体，特别在髓鞘形成基因及AD相关基因中。CellChat分析显示，性腺驱动的基因（如Cdh2）促进少突胶质细胞髓鞘形成，卵巢小鼠的CDH2水平显著高于睾丸小鼠。总之，性染色体和性腺在脱髓鞘过程中具有细胞类型和环境特异性作用，性染色体调控小胶质细胞激活，性腺则在少突胶质细胞信号传导中更重要。

图2 性染色体和性腺在脱髓鞘过程中对小胶质细胞和寡突胶质细胞的特异性影响

3. 性染色体和性腺影响tau蛋白诱导的APOE4小鼠的小胶质细胞反应和脱髓鞘

研究人员通过将FCG小鼠与APOE4背景小鼠杂交，并进一步与P301S突变tau蛋白的人类tau病模型杂交，探讨了APOE4、性染色体和性腺在tau病理中的相互作用。尽管在9至10个月龄小鼠中tau聚集体的标记未见性别差异，小胶质细胞亚簇分析发现，簇3在tau病理学影响下显著扩展，且与疾病相关小胶质细胞（DAM）标志基因高度相关。簇3的比例与XY染色体相关，性腺调节作用不明显。转录组分析显示，XYT E4/P301S小鼠的转录组与XXO小鼠不同，TNF-α、NF-κB和IFN信号通路为主要调节因子，蛋白质印迹分析发现STING和NF-κB p65在XYT E4/P301S小鼠中显著增加，且tau诱导的脱髓鞘仅出现在XYT小鼠中，提示性别差异由XY染色体和性腺的相互作用引起。

图3 性染色体和性腺影响在人化APOE4背景下tau诱导的小胶质细胞反应和脱髓鞘

4. Tlr7在体内和体外通过髓鞘刺激驱动偏向雄性的I型干扰素反应

已知X连锁基因Tlr7能在人PBMC中引发性别特异性的I型IFN反应，而在CPZ处理的XXO小鼠中，Tlr7在特有的小胶质细胞簇（MG4）中显著下调。为了验证Tlr7在CNS中的性别偏倚反应，研究人员在老年雄性和雌性WT小鼠中注射TLR7激动剂Gardiquimod，结果表明，激动剂在雄性小鼠中诱导的转录组反应比雌性小鼠更强烈，尤其是在与抗病毒反应相关的I型和II型IFN通路中。进一步实验发现，Tlr7主要由小胶质细胞和巨噬细胞在大脑中表达。通过RNA-seq分析，研究发现Tlr7缺失改变了雄性小胶质细胞中超过4000个基因的表达，特别是下调了IFN反应，而在雌性小胶质细胞中，Tlr7缺失则主要影响DNA复制和修复途径。因此，Tlr7在小胶质细胞中的作用驱动了髓鞘丢失过程中雄性偏倚的I型IFN反应。