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上次總結(jié)了AD的生信研究思路，十種方式不要太多，今天來詳細(xì)了解一下如何從單細(xì)胞的角度深入了解阿爾茨海默病。“啃下這塊大骨頭”將會(huì)有助于我們?nèi)フJ(rèn)識(shí)AD的分析結(jié)果到底為什么是這樣的。
前言
首先，阿爾茨海默病是一種與年齡相關(guān)的，被定義為腦實(shí)質(zhì)中淀粉樣斑塊沉積和神經(jīng)纖維纏結(jié)的疾病。已有的單細(xì)胞分析表明，阿爾茨海默病涉及幾乎所有主要細(xì)胞類型的復(fù)雜相互作用。下面將要介紹AD中細(xì)胞類型特異性的分子擾動(dòng)，討論來自單細(xì)胞的基因組信息如何擴(kuò)展現(xiàn)有的AD發(fā)病機(jī)制范式，并指出治療干預(yù)的新機(jī)會(huì)。
單細(xì)胞基因組學(xué)已經(jīng)定義了小鼠和人類大腦中主要細(xì)胞類型的分析調(diào)控。分析來自不同AD病理階段個(gè)體的單個(gè)細(xì)胞的遺傳信息，揭示了AD中詳細(xì)的細(xì)胞類型特異性分子程序（圖1）?；虮磉_(dá)的bulk量化報(bào)告了群體水平，這掩蓋了可能驅(qū)動(dòng)不同病理反應(yīng)的特定細(xì)胞群的變化。
基于細(xì)胞類型標(biāo)記的整體分析可能掩蓋了細(xì)胞內(nèi)類型的異質(zhì)性，如layer特異性神經(jīng)元和非髓鞘化的少突膠質(zhì)細(xì)胞。相比之下，單細(xì)胞分析揭示了主要細(xì)胞類型的不同子群中AD的不同弱點(diǎn)。
在不同細(xì)胞類型中差異表的基因與共享的信號(hào)基序有關(guān)。主要細(xì)胞類型的分子干擾集中在常見的信號(hào)通路上，識(shí)別通常被破壞的通路可能會(huì)揭示擾動(dòng)的核心節(jié)點(diǎn)，對(duì)核心節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步定義和操作可能為治療干預(yù)提供新的機(jī)會(huì)。這些常見的信號(hào)通路包括如脂質(zhì)處理、免疫應(yīng)答和代謝重編程等（圖2）。
①免疫信號(hào)。幾乎每種細(xì)胞類型在AD中都產(chǎn)生免疫反應(yīng)，包括與細(xì)胞因子、趨化因子和MHC信號(hào)通路相關(guān)的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。MHC信號(hào)通路可能與突觸可塑性和未折疊蛋白反應(yīng)有關(guān)。在與AD相關(guān)的細(xì)胞類型中，低級(jí)別AD相關(guān)炎癥可能與代謝重編程有關(guān)。
②脂質(zhì)處理。脂質(zhì)信號(hào)對(duì)許多細(xì)胞功能至關(guān)重要，如感知和穿梭脂質(zhì)物種，并適應(yīng)質(zhì)膜的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，這是樹突棘、小膠質(zhì)細(xì)胞突、星形細(xì)胞端足和節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可塑性所需的質(zhì)膜。AD中許多腦細(xì)胞中脂質(zhì)信號(hào)紊亂，強(qiáng)調(diào)了脂質(zhì)信號(hào)和代謝的重要性。
③未折疊蛋白質(zhì)反應(yīng)。幾乎每一種主要的細(xì)胞類型都調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊途徑和整合的應(yīng)激反應(yīng)，并與此相關(guān)的線粒體功能，突出了AD細(xì)胞的能量中斷。這些發(fā)現(xiàn)表明，AD大腦的環(huán)境影響了未折疊的蛋白質(zhì)反應(yīng)和細(xì)胞應(yīng)激，即使在沒有直接受到病理負(fù)擔(dān)的細(xì)胞中也是如此。
④DNA損傷和細(xì)胞衰老。神經(jīng)元中的DNA損傷與衰老有關(guān)，并在神經(jīng)退行性變中升高。DNA損傷對(duì)于即時(shí)早期基因表達(dá)相關(guān)的學(xué)習(xí)表達(dá)至關(guān)重要。AD中的許多細(xì)胞的DNA修復(fù)酶通路受損，這可能表明存在衰老狀態(tài)和核心細(xì)胞功能的喪失。
⑤血管相互作用。目前的研究開始描繪AD中復(fù)雜的血管細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)集強(qiáng)調(diào)了與AD中神經(jīng)血管耦合和血腦屏障功能障礙相關(guān)的多種腦組織類型的信號(hào)通路，包括已知調(diào)節(jié)血管細(xì)胞的炎癥分子的細(xì)胞類型特異性分泌。
一、興奮性神經(jīng)元
突觸改變和神經(jīng)元丟失在AD中已經(jīng)得到了很好的證實(shí)，單細(xì)胞分析揭示了調(diào)節(jié)神經(jīng)元功能障礙的分子程序（圖3）。一些snRNA-seq研究表明，來自AD患者的興奮性神經(jīng)元改變了調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放、突觸囊泡循環(huán)和谷氨酸代謝的基因。
組織學(xué)研究結(jié)果表明，AD中突觸后末梢缺失，一些差異表達(dá)的基因與突觸后支架分子、谷氨酸受體轉(zhuǎn)運(yùn)和鈣調(diào)素信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。原位雜交證實(shí)了其中一些發(fā)現(xiàn)。
抑制性突觸在成人大腦中具有高度的可塑性，并被認(rèn)為能夠靈活地調(diào)節(jié)穩(wěn)定的興奮性連接，在AD中其數(shù)量減少。這些發(fā)現(xiàn)反映在對(duì)抑制性突觸至關(guān)重要的基因表達(dá)的改變上，如對(duì)一些整合素基因的調(diào)節(jié)。
有髓鞘軸突的完整性對(duì)于長(zhǎng)程投射至關(guān)重要，AD神經(jīng)元中與神經(jīng)元-少突膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)作用相關(guān)的基因在AD神經(jīng)元中被調(diào)節(jié)，如INGO1上調(diào)（髓鞘形成的負(fù)調(diào)節(jié)因子），這一發(fā)現(xiàn)在幾個(gè)轉(zhuǎn)錄組學(xué)和原位雜交研究中重復(fù)出現(xiàn)。以上這些轉(zhuǎn)錄變化表明，突觸元件不僅僅是在結(jié)構(gòu)上丟失，而且控制其完整性的分子機(jī)制是失調(diào)的。
一些研究強(qiáng)調(diào)了AD神經(jīng)元如何調(diào)節(jié)應(yīng)激相關(guān)基因，特別是與伴侶介導(dǎo)的蛋白質(zhì)折疊相關(guān)的基因（例如DNAJA1）。AD神經(jīng)元中改變的基因也與線粒體易位酶、葡萄糖感應(yīng)和糖酵解有關(guān)（例如，SLC2A3，編碼一種在富集于突觸末端的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體）。突觸線粒體對(duì)于持續(xù)的突觸療效至關(guān)重要，而轉(zhuǎn)錄譜為了解AD神經(jīng)元中代謝程序被破壞提供了見解。
此外，非神經(jīng)元細(xì)胞中的一些差異表達(dá)的基因聚集在最終影響神經(jīng)元功能的通路上，如與突觸修剪和活性依賴的離子通道相關(guān)的基因。
這些結(jié)果突出了多種腦細(xì)胞類型參與感知和調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)，并表明AD患者的神經(jīng)回路功能障礙可能是多細(xì)胞信號(hào)級(jí)聯(lián)的結(jié)果。
定義那些選擇性易受功能障礙影響的神經(jīng)元的遺傳特征也許可以揭示AD退化的分子邏輯。Tau蛋白聚集物在一些神經(jīng)元內(nèi)形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)，這是AD與神經(jīng)元丟失密切相關(guān)的典型病理特征，攜帶纏結(jié)神經(jīng)元的突觸基因發(fā)生了失調(diào)。
一項(xiàng)snRNA-seq研究顯示，BAG3（一種蛋白質(zhì)毒性誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要調(diào)節(jié)因子）調(diào)節(jié)tau蛋白穩(wěn)態(tài)。在初級(jí)皮層神經(jīng)元中的BAG3的減少導(dǎo)致tau蛋白積累，BAG3過表達(dá)減弱tau蛋白病理，表明與tau蛋白代謝相關(guān)的選擇性脆弱性可能部分受BAG3的控制。
同樣，轉(zhuǎn)錄因子RORB被認(rèn)為可以標(biāo)記調(diào)節(jié)與突觸蛋白和神經(jīng)遞質(zhì)受體相關(guān)的基因的纏結(jié)負(fù)擔(dān)神經(jīng)元群。因此，RORB可能是選擇性脆弱神經(jīng)元的標(biāo)記物。相反，一些神經(jīng)元可能優(yōu)先對(duì)AD具有適應(yīng)能力：一部分個(gè)體具有廣泛的淀粉樣蛋白和tau蛋白病理，但不表現(xiàn)出癡呆，因此仍需探究認(rèn)知衰退恢復(fù)能力的分子基礎(chǔ)。
與年齡匹配的高病理和低認(rèn)知的個(gè)體相比，MEF2C在高AD病理和認(rèn)知正常個(gè)體的興奮性神經(jīng)元中表達(dá)上調(diào)。
載脂蛋白E基因（APOE）的?4等位基因被認(rèn)為是散發(fā)性晚發(fā)性AD最有效的遺傳危險(xiǎn)因素。雖然APOE主要由星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，但其在單個(gè)神經(jīng)元中的可變表達(dá)表明，一些神經(jīng)元表達(dá)的APOE水平相對(duì)較高，這與細(xì)胞應(yīng)激和死亡相關(guān)，表明神經(jīng)元的APOE和MHC-I信號(hào)通路可能是驅(qū)動(dòng)AD神經(jīng)退行性變差異易感性的一個(gè)重要因素。另外，載脂蛋白對(duì)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至關(guān)重要，而在AD神經(jīng)元中被調(diào)節(jié)的其他脂質(zhì)相關(guān)基因包括那些與膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的基因（例如NPC1，編碼一種溶酶體膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)體，其功能的喪失與神經(jīng)元死亡有關(guān)）和脂質(zhì)信號(hào)傳導(dǎo)（例如，LAMTOR5，與內(nèi)吞體/溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)）。這些發(fā)現(xiàn)突出了在AD神經(jīng)元中被破壞的復(fù)雜的脂質(zhì)相關(guān)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。
神經(jīng)元DNA損傷
神經(jīng)退行性變中神經(jīng)元的DNA損傷升高，人類神經(jīng)元中的高DNA損傷在AD個(gè)體的差異表達(dá)基因中富集，表明AD神經(jīng)元中的基因表達(dá)失調(diào)可能與DNA修復(fù)受損有關(guān)。DNA損傷可能是與代謝應(yīng)激相關(guān)的細(xì)胞狀態(tài)開關(guān)的一部分。
例如，DNA損傷誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄本DDIT3的上調(diào)，可能與更廣泛的細(xì)胞應(yīng)激程序有關(guān)。
二、中間神經(jīng)元
中間神經(jīng)元關(guān)鍵地塑造了同步的神經(jīng)活動(dòng)模式。在AD中，中間神經(jīng)元與興奮性神經(jīng)元有共同的轉(zhuǎn)錄變化，包括與代謝應(yīng)激、離子轉(zhuǎn)運(yùn)、DNA損傷和ErbB信號(hào)通路相關(guān)的基因。AD中間神經(jīng)元中下調(diào)的基因包括典型的神經(jīng)元間亞型的標(biāo)記基因，包括SST、PVALB和VIP。神經(jīng)元間神經(jīng)肽被認(rèn)為可以調(diào)節(jié)抑制回路、神經(jīng)血管耦合，因此AD中受損的神經(jīng)元間肽信號(hào)通路可能廣泛損害癡呆中的神經(jīng)元信號(hào)通路。
三、小膠質(zhì)細(xì)胞
小膠質(zhì)細(xì)胞作為大腦的先天免疫細(xì)胞，密切參與免疫反應(yīng)，如參與免疫球蛋白反應(yīng)的基因VSIG4和FCGBP。AD中的小膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙可調(diào)節(jié)與突觸功能、吞噬作用和免疫反應(yīng)相關(guān)的基因。小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)參與髓鞘形成的基因，以及參與軸突發(fā)生的基因（如UNC5C和SLIT2）。AD小膠質(zhì)細(xì)胞也調(diào)節(jié)補(bǔ)體相關(guān)基因，如C1QC，它調(diào)節(jié)額突觸修剪。AD小膠質(zhì)細(xì)胞中可能與淀粉樣蛋白反應(yīng)相關(guān)的基因包括那些與小膠質(zhì)細(xì)胞斑塊聚集表型相關(guān)的基因，比如細(xì)胞遷移（例如MYO1E）以及參與代謝重編程和細(xì)胞生長(zhǎng)的基因（例如，編碼乙酰轉(zhuǎn)移酶的SAT1和核糖體亞基RPS19）（圖4）。
1.阿爾茨海默病小膠質(zhì)細(xì)胞中的脂質(zhì)代謝
TREM2在小膠質(zhì)細(xì)胞中作為多種脂質(zhì)的傳感器，而其p.Arg47His變異與AD風(fēng)險(xiǎn)增加和Akt信號(hào)通路增強(qiáng)相關(guān)。
在非AD個(gè)體的脂肪組織中，TREM2驅(qū)動(dòng)一個(gè)參與吞噬作用、脂質(zhì)分解代謝和能量代謝的基因表達(dá)程序，這表明TREM2可能廣泛調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞中的脂質(zhì)相關(guān)代謝程序。
依據(jù)實(shí)驗(yàn)研究強(qiáng)調(diào)的小膠質(zhì)細(xì)胞中脂質(zhì)感知和代謝的重要性，小膠質(zhì)細(xì)胞的脂質(zhì)代謝途徑在AD中被廣泛破壞。脂質(zhì)代謝對(duì)于小膠質(zhì)細(xì)胞快速重塑質(zhì)膜以進(jìn)行局部腦檢測(cè)和調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)至關(guān)重要，這些發(fā)現(xiàn)表明靶向小膠質(zhì)細(xì)胞脂質(zhì)相關(guān)通路可能緩解AD病理。
2.神經(jīng)元支持中的小膠質(zhì)細(xì)胞擾動(dòng)
小膠質(zhì)細(xì)胞如何調(diào)節(jié)神經(jīng)元回路越來越重要。小膠質(zhì)細(xì)胞部分通過補(bǔ)體介導(dǎo)的突觸消除、fractalkine信號(hào)和嘌呤感應(yīng)來調(diào)節(jié)神經(jīng)計(jì)算，因此，一些研究表明AD小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)與補(bǔ)體、fractalkine受體和嘌呤受體。因此，AD患者的神經(jīng)元功能障礙可能部分是由于小膠質(zhì)細(xì)胞感知和控制神經(jīng)元活動(dòng)的能力的改變。
小膠質(zhì)細(xì)胞代謝狀態(tài)的擾動(dòng)，部分與細(xì)胞應(yīng)激和糖酵解轉(zhuǎn)移相關(guān)，可能匯聚在，損害小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動(dòng)能力的信號(hào)通路上。
小膠質(zhì)細(xì)胞狀態(tài)也可能與不同的GABAergic回路和錐體神經(jīng)元亞型有關(guān)；因此，未來定義小膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元串?dāng)_的工作可能揭示小膠質(zhì)細(xì)胞控制AD神經(jīng)元功能障礙的分子邏輯。
3.小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥的狀態(tài)轉(zhuǎn)變
Morabito等人進(jìn)行了snATAC-seq和snRNA-seq，在表觀基因組和轉(zhuǎn)錄組水平上定義了AD相關(guān)的基因調(diào)控程序。AD中一些小膠質(zhì)細(xì)胞有更多的SPI1開放結(jié)合位點(diǎn)（SPI1編碼髓系細(xì)胞分化的主調(diào)節(jié)因子PU.1）。PU.1可能在AD晚期小膠質(zhì)細(xì)胞中作為轉(zhuǎn)錄抑制因子，而AD小膠質(zhì)細(xì)胞中的一個(gè)復(fù)雜轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)（例如由ELF5、ETS1、ETV5和SPIC編碼）可能參與了AD中小膠質(zhì)細(xì)胞狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。的確，PU.1表達(dá)水平和PU.1依賴的轉(zhuǎn)錄控制被認(rèn)為是調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞功能的關(guān)鍵所在，如小膠質(zhì)細(xì)胞清除淀粉樣蛋白。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)和CRISPR推斷和激活篩選可能進(jìn)一步揭示調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞狀態(tài)的基因程序。
四、星形膠質(zhì)細(xì)胞
星形膠質(zhì)細(xì)胞參與神經(jīng)元營(yíng)養(yǎng)支持、細(xì)胞外離子穩(wěn)態(tài)和腦液平衡（圖5）。一些證據(jù)表明，AD中的星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)發(fā)生炎癥，損害神經(jīng)回路功能，包括斑塊相關(guān)屏障和調(diào)節(jié)與脂質(zhì)相關(guān)的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。單細(xì)胞基因組學(xué)揭示了AD中的星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)與神經(jīng)遞質(zhì)循環(huán)、炎癥反應(yīng)和脂質(zhì)代謝相關(guān)的基因。AD中失調(diào)星形膠質(zhì)細(xì)胞基因參與神經(jīng)遞質(zhì)受體、離子通道、甚至突觸相關(guān)的基因。AD星形膠質(zhì)細(xì)胞還可以調(diào)節(jié)參與脂質(zhì)代謝的基因，包括編碼磷脂酶的APOE和PLCE1。
1.星形膠質(zhì)細(xì)胞代謝
星形膠質(zhì)細(xì)胞是大腦中能量穩(wěn)態(tài)的中心驅(qū)動(dòng)因素。一些來自人類AD皮層的snRNA-seq研究表明，AD星形膠質(zhì)細(xì)胞改變了與細(xì)胞應(yīng)激相關(guān)的基因和與細(xì)胞應(yīng)激相關(guān)的代謝重編程基因（例如CIRBP，CABLES和CSRP1），以及許多與星形細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)重塑相關(guān)的基因（例如GFAP）和細(xì)胞外基質(zhì)（例如變異基因VCAN和整合素基因ITGB8和ITGB4）。鑒于星形膠質(zhì)細(xì)胞可能以一種區(qū)域特定的方式對(duì)損傷和神經(jīng)退行性變后的大腦炎癥狀態(tài)做出關(guān)鍵反應(yīng)和調(diào)節(jié)，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了AD中星形膠質(zhì)細(xì)胞代謝重編程的轉(zhuǎn)錄基礎(chǔ)。同時(shí)，AD星形膠質(zhì)細(xì)胞中許多失調(diào)的通路聚集在脂質(zhì)信號(hào)通路上。在AD星形膠質(zhì)細(xì)胞中，與脂質(zhì)合成和運(yùn)輸相關(guān)的基因（例如LDLR）被干擾。AD星形膠質(zhì)細(xì)胞的代謝重編程可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)神經(jīng)元回路的能力受損。
2.AD星形膠質(zhì)細(xì)胞中的突觸通訊功能障礙
星形膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)穿梭和突觸營(yíng)養(yǎng)支持，一些數(shù)據(jù)顯示，AD星形膠質(zhì)細(xì)胞改變了與谷氨酸受體亞基相關(guān)的基因（例如GRIA2，GRM3和GRID2），與縫隙連接和離子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的基因在AD中失調(diào)。
轉(zhuǎn)錄因子AEBP1是主免疫信號(hào)調(diào)節(jié)因子NFκB的共激活因子，可能調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞中AD相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。TFEB編碼的主溶酶體調(diào)節(jié)因子在AD患者的星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，鑒于TFEB對(duì)溶酶體通路的重要性，細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)相關(guān)過程的功能障礙可能是AD相關(guān)功能障礙的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。分泌細(xì)胞因子和脂質(zhì)相關(guān)運(yùn)輸?shù)墓δ苷系K可能代表了對(duì)AD病理的功能冗余的膠質(zhì)反應(yīng)。例如，小膠質(zhì)細(xì)胞的代謝轉(zhuǎn)移可能部分與AD星形膠質(zhì)細(xì)胞共享，它調(diào)節(jié)參與細(xì)胞生長(zhǎng)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因。這些變化共同突出了AD中主要細(xì)胞類型中常見的脂質(zhì)相關(guān)和免疫相關(guān)信號(hào)通路。
五、少突膠質(zhì)細(xì)胞
來自小鼠和人類大腦的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)反映了少突膠質(zhì)細(xì)胞的高度異質(zhì)性。在AD少突膠質(zhì)細(xì)胞中受到干擾的分子程序反映了這些細(xì)胞的不同功能庫的改變，包括髓鞘形成、感知神經(jīng)活動(dòng)和免疫功能（圖6）。AD中的少突膠質(zhì)細(xì)胞改變了與髓磷脂合成、脂質(zhì)運(yùn)輸、脂質(zhì)代謝和免疫相關(guān)變化的途徑。少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞（OPCs，后文詳述）還改變了與神經(jīng)遞質(zhì)感知和免疫反應(yīng)相關(guān)的基因的表達(dá)。
在AD少突膠質(zhì)細(xì)胞中，許多髓鞘相關(guān)基因被干擾，如LINGO1的上調(diào)，CNTN2和OPALIN的下調(diào)。
LINGO1是髓鞘形成的負(fù)調(diào)控因子（在AD興奮性神經(jīng)元中也會(huì)上調(diào)）；CNTN2和OPALIN被認(rèn)為是調(diào)節(jié)軸突穩(wěn)態(tài)的基因。
在AD早期的少突膠質(zhì)細(xì)胞中參與髓磷脂產(chǎn)生的基因發(fā)生了改變，包括與基本細(xì)胞構(gòu)建塊相關(guān)的酶的基因和髓鞘形成本身。來自人類大腦的幾項(xiàng)研究也強(qiáng)調(diào)了脂質(zhì)運(yùn)輸基因的改變，包括與載脂蛋白和脂質(zhì)受體、溶酶體功能和溶質(zhì)載體相關(guān)的基因。這些發(fā)現(xiàn)突出了與生物合成過程和脂質(zhì)處理相關(guān)的細(xì)胞通路匯聚于髓磷脂合成，并可能部分揭示了少突膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙如何導(dǎo)致AD患者髓鞘形成的結(jié)構(gòu)和可塑性的缺陷。
另外，髓磷脂的可塑性可能與少突膠質(zhì)細(xì)胞感知神經(jīng)活動(dòng)的能力有關(guān)，如小白蛋白抑制性中間神經(jīng)元上的感覺經(jīng)驗(yàn)依賴性髓鞘化重構(gòu)，而與興奮性胼胝體投射神經(jīng)元無關(guān)。記憶保存被認(rèn)為需要新的髓磷脂形成，因此少突膠質(zhì)細(xì)胞適應(yīng)性監(jiān)測(cè)神經(jīng)活動(dòng)和促進(jìn)髓磷脂重塑的能力受損可能導(dǎo)致AD的認(rèn)知能力下降。
1.少突膠質(zhì)細(xì)胞的免疫和血管功能
在小鼠中進(jìn)行的研究表明，AD少突膠質(zhì)細(xì)胞可以調(diào)節(jié)與主要組織相容性類（MHC）-I和MHC-II相關(guān)的基因。AD中許多其他免疫途徑受到干擾，包括干擾素反應(yīng)和炎癥。
少突膠質(zhì)細(xì)胞也可能通過分泌調(diào)節(jié)血管細(xì)胞功能的生長(zhǎng)因子來響應(yīng)并參與血腦屏障的完整性。
少突膠質(zhì)細(xì)胞也支持細(xì)胞外基質(zhì)重塑，這是髓鞘再生的關(guān)鍵因素，而AD少突膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)與膠原、層粘連蛋白和軟骨素相關(guān)的基因。其中一些變化可能反映了與白質(zhì)損傷相關(guān)，這是AD中常見的臨床發(fā)現(xiàn)。
2.少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞（OPCs）
OPCs分布于灰質(zhì)和白質(zhì)中，調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)，并具有免疫相關(guān)和血管相關(guān)的功能，而snRNA-seq反映了這些過程中OPC狀態(tài)擾動(dòng)的改變。
與少突膠質(zhì)細(xì)胞一樣，OPCs被認(rèn)為可以動(dòng)態(tài)地感知和調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)。轉(zhuǎn)錄結(jié)果強(qiáng)調(diào)了OPC對(duì)電壓門控離子通道相關(guān)基因的調(diào)節(jié)，表明OPCs可能存在感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能力的改變，這可能部分解釋了AD中適應(yīng)性髓鞘形成和神經(jīng)元完整性的功能障礙。OPCs調(diào)節(jié)免疫相關(guān)基因（例如，IFIT1），突出了炎癥和免疫機(jī)制在OPC介導(dǎo)的AD功能障礙中的潛在作用。
六、血管細(xì)胞的改變
血管功能的改變是大腦穩(wěn)態(tài)的重要因素，血流減少可能出現(xiàn)在AD的早期。研究表明，AD中血管細(xì)胞改變了免疫信號(hào)、神經(jīng)血管耦合和通透性。腦內(nèi)皮細(xì)胞控制著離子、分子和細(xì)胞在血液和實(shí)質(zhì)之間的運(yùn)動(dòng)，這是一系列統(tǒng)稱為血腦屏障的特性。來自AD患者的snRNA-seq數(shù)據(jù)揭示了許多血腦屏障過程中的轉(zhuǎn)錄擾動(dòng)，包括緊密連接、溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體和粘附分子的改變。
周細(xì)胞位于基底膜中，并包裹著毛細(xì)血管。周細(xì)胞表達(dá)參與肌動(dòng)球蛋白收縮的基因，這與功能證據(jù)表明周細(xì)胞收縮性控制著血管動(dòng)力學(xué)（例如，通過控制毛細(xì)血管連接處的血流和調(diào)節(jié)基地毛細(xì)血管直徑）相一致，這可能有助于AD相關(guān)的低灌注。綜上所述，這些研究為AD患者與神經(jīng)血管耦合和血腦屏障完整性的血管功能障礙中的周細(xì)胞功能障礙的觀察提供了轉(zhuǎn)錄組學(xué)證據(jù)。
未來方向
單細(xì)胞圖譜揭示了AD中細(xì)胞類型特異性的改變，并突出了跨細(xì)胞類型的功能失調(diào)的核心信號(hào)通路。將遺傳信息與其他細(xì)胞功能的指標(biāo)相結(jié)合，將增強(qiáng)我們對(duì)不同細(xì)胞類型中AD改變的理解。進(jìn)一步描述AD中功能失調(diào)的不同神經(jīng)元微電路和細(xì)胞類型，以及定義哪些細(xì)胞狀態(tài)有助于腦脊液和血漿生物標(biāo)志物，可能導(dǎo)致定義AD進(jìn)展的細(xì)胞底物的新框架。通過識(shí)別脆弱的細(xì)胞類型和產(chǎn)生它們的分子程序，治療干預(yù)可能會(huì)逆轉(zhuǎn)異常的細(xì)胞軌跡。雖然許多轉(zhuǎn)錄改變是細(xì)胞類型特異性的，但這些變化最終可能匯聚在跨細(xì)胞類型的共享信號(hào)通路上，這些信號(hào)通路可能代表了新的治療策略的靶點(diǎn)。
