TDP-43是一种在细胞核中广泛存在的蛋白质，TDP-43的错误定位、缺失或突变可以引起细胞功能缺陷和毒性，尽管已经在多种神经系统疾病中发现了TDP-43病理变化，但TDP-43导致发病和认知障碍的机制还是个谜。

在最近的《科学·进展》杂志上，一项新研究[6]发现，星形胶质细胞细胞质中TDP-43的积累促进干扰素诱导的趋化因子基因表达，产生过量的趋化因子，激活海马神经元的趋化因子受体，改变突触前功能并使神经元过度兴奋，从而导致认知障碍的发生。

神经胶质细胞和神经元中功能失调的TDP-43均可以导致神经系统疾病，但小鼠研究显示，在运动神经元中选择性敲除突变的TDP-43可延迟疾病发作，但并不影响疾病进展，因此，非神经元中的TDP-43可能才是长期病理进展的罪魁祸首[7]。

星形胶质细胞的TDP-43靶向敲除可以引起运动障碍[8]，而且肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）患者来源的诱导性多能干细胞衍生的星形胶质细胞也表现出细胞质中自主的TDP-43积累[9]。

因此，研究人员首先利用尸检海马切片对AD、额颞叶痴呆（FTD）患者和非痴呆对照组星形胶质细胞中TDP-43的亚细胞水平进行了评估，与对照组相比，AD患者海马星形胶质细胞中弥漫性核外TDP-43水平增加了89%，散发型和家族型FTD患者中也有类似的现象。

AD和FTD患者核外TDP-43水平显著增加

研究人员对小鼠进行了转基因，使小鼠的星形胶质细胞靶向表达人类的TDP-43突变形式，在细胞质中积累。

小鼠在3-4个月龄时，在水迷宫实验中表现出正常的学习能力，1天后进行的记忆能力测试中表现正常，但3天后的重复测试表现出中度记忆能力受损。到了9-10月龄时，小鼠在1天和3天时的记忆能力测试表现都很糟糕，但游泳和学习能力没有受到影响。12月龄时，小鼠在识别新物体方面也出现了问题。这样的变化表明，星形胶质细胞TDP-43细胞质积累会引起进行性记忆障碍。

与Tau-P301S小鼠（表达tau和MAPT*P301S突变的AD和FTD模型）海马基因表达广泛变化相比，TDP-43突变小鼠的海马基因表达具有高度选择性，干扰素（IFN）诱导的趋化因子Cxcl9和Cxcl10是受影响最大的基因，在海马中表达大量增加，但在其他脑区中变化极小，CXCL9和CXCL10的增加也局限于海马星形胶质细胞，其他脑区的神经元、小胶质细胞/巨噬细胞或星形胶质细胞中没有这种变化，与此前在AD患者中的发现相似。

Cxcl10（B）和Cxcl9（C）的表达在海马（HP）中大量增加

体外培养的结果显示，IFN诱导的多个基因的变化至少部分是细胞自主的，分离的星形胶质细胞中观察到磷酸化NF-κB水平的增加，支持TDP-43功能障碍影响星形胶质细胞中免疫相关信号通路的观点。

实验显示，与对照组相比，TDP-43积累后，星形胶质细胞水疱性口炎病毒（VSV）、腺病毒和单纯疱疹病毒-1（HSV-1）感染水平增加，这表明，TDP-43功能障碍不仅影响认知功能，还会使抗病毒反应受损，这可能使患者易患病毒性传染病。

虽然TDP-43直接影响星形胶质细胞，但小鼠的记忆能力受损，说明星形胶质细胞和神经元之间一定发生了什么，IFN诱导的趋化因子CXCL9和CXCL10能够激活相应的受体CXCR3，这一受体在神经元、小胶质细胞和其他一些细胞中表达，不过海马CXCR3主要在神经元中表达，看来CXCR3嫌疑很大。

研究人员发现，小鼠海马Cxcr3 RNA和CXCR3水平确实增加了，CXCR3和不同突触前突触后标志物的共免疫标记显示，CXCR3选择性地在突触前标志物突触素阳性点内增加了2倍，在突触后密度蛋白-95（PSD-95）或桥尾蛋白阳性点内则没有，这表明，海马CXCR3的增加仅发生在突触前末端。

Cxcr3表达明显增加

长期、慢性的CXCR3刺激增加了自发的神经元活动，神经元放电长期增加，从而产生了认知障碍。研究人员尝试阻断了小鼠海马神经元CXCR3，小鼠在水迷宫中的表现恢复到和野生小鼠同样的水平，佐证了星形胶质细胞TDP-43功能障碍以CXCR3依赖性的方式导致记忆能力受损。

研究人员表示，这提示他们，为了有效治疗AD和痴呆，需要同时考虑星形胶质细胞和神经元，目前，CXCR3阻断剂已经在临床试验中用于治疗关节炎和其他炎症性疾病，他们希望能够在痴呆患者中使用这些药物进行测试。

参考文献：

[1] Uryu K, Nakashima-Yasuda H, Forman M S, et al. Concomitant TAR-DNA-binding protein 43 pathology is present in Alzheimer disease and corticobasal degeneration but not in other tauopathies[J]. Journal of Neuropathology & Experimental Neurology, 2008, 67(6): 555-564.

[2] Davidson Y S, Raby S, Foulds P G, et al. TDP-43 pathological changes in early onset familial and sporadic Alzheimer’s disease, late onset Alzheimer’s disease and Down’s syndrome: association with age, hippocampal sclerosis and clinical phenotype[J]. Acta neuropathologica, 2011, 122: 703-713.

[3] Josephs K A, Murray M E, Whitwell J L, et al. Staging TDP-43 pathology in Alzheimer’s disease[J]. Acta neuropathologica, 2014, 127: 441-450.

[4] Nag S, Yu L, Capuano A W, et al. Hippocampal sclerosis and TDP‐43 pathology in aging and A lzheimer disease[J]. Annals of neurology, 2015, 77(6): 942-952.

[5] Buciuc M, Tosakulwong N, Machulda M M, et al. TAR DNA-Binding Protein 43 is associated with rate of memory, functional and global cognitive decline in the decade prior to death[J]. Journal of Alzheimer’s Disease, 2021, 80(2): 683-693.

[6] Licht-Murava A, Meadows S M, Palaguachi F, et al. Astrocytic TDP-43 dysregulation impairs memory by modulating antiviral pathways and interferon-inducible chemokines[J]. Science Advances, 2023, 9(16): eade1282.

[7] Ditsworth D, Maldonado M, McAlonis-Downes M, et al. Mutant TDP-43 within motor neurons drives disease onset but not progression in amyotrophic lateral sclerosis[J]. Acta neuropathologica, 2017, 133: 907-922.

[8] Peng A Y T, Agrawal I, Ho W Y, et al. Loss of TDP-43 in astrocytes leads to motor deficits by triggering A1-like reactive phenotype and triglial dysfunction[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020, 117(46): 29101-29112.

[9] Serio A, Bilican B, Barmada S J, et al. Astrocyte pathology and the absence of non-cell autonomy in an induced pluripotent stem cell model of TDP-43 proteinopathy[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013, 110(12): 4697-4702.

来自： 奇点神思

现在，抗原检测阴了，我却有些慌了！

因为病毒虽然走了，但我的味觉和嗅觉却迟迟没有回来……

这两天我查了下感染新冠后的嗅觉和味觉障碍问题，发现今年7月份新加坡的研究团队报告了一个数据：5%的人在感染新冠后嗅觉或味觉功能障碍持续时间在6个月以上[1]。这两个数据都出乎我的意料。

遗憾的是，在新冠疫情爆发的三年里，没人知道为什么有些感染者的嗅觉会失灵那么长时间。就在今天，由杜克大学医学院Bradley J. Goldstein领衔的研究团队，揭开了谜底。

他们分析了9名感染新冠后嗅觉失灵至少4个月的参与者的嗅觉组织上皮，发现这些参与者的活检组织中促炎的信号和免疫细胞水平升高，成熟的嗅觉神经元大量减少。

基于这些研究结果，他们认为，在SARS-CoV-2从组织中消除后，T细胞介导的长期慢性炎症是新冠感染后长期嗅觉丧失的机制。这项研究成果发表在著名期刊《科学·转化医学》上[2]。

论文首页截图

嗅觉丧失是一种广泛存在的新冠后遗症（PASC）。

绝大部分感染者的嗅觉会在短期内恢复，但是也有一小部分患者的嗅觉丧失会持续6个月以上，甚至持续18个月左右。

关于短期急性嗅觉丧失的原因，科学家已经有一些了解，例如嗅觉神经元的瞬时基因表达变化，纤毛周围粘液层特征的改变，以及炎症等[3]。由于新冠病毒不能感染嗅觉神经元[4]，新冠病毒感染导致的长期嗅觉失灵的原因，一直不为人知。

要想搞清楚背后的原因，获取组织样本最关键。

研究过程

Goldstein团队通过活检，从9名感染新冠后嗅觉失灵至少4的参与者的嗅觉组织上皮样本。并安排了两个对照组，一个是没有感染新冠的健康对照组，另一个是感染新冠后没有嗅觉问题的对照组。

他们在所有的活检样本中都没有发现新冠病毒，说明所有的新冠感染者都已经康复。不过，他们在感染新冠后嗅觉失灵的参与者黏膜中发现了大量的CD45⁺免疫细胞浸润，而两个对照组都没有这种现象。当单独观察T细胞时，他们发现嗅觉失灵的参与者黏膜中T细胞（CD3⁺）多，而且多分布在表层；而两个对照组的T细胞主要分布于组织的更深处。

不同组的免疫细胞数量级分布

随后，Goldstein团队重新获取了参与者鼻腔的组织细胞，并开展了单细胞RNA测序。基于测序结果，他们发现，与健康对照组相比，一种表达炎症细胞因子干扰素-γ的γδ T细胞，在感染新冠后嗅觉失灵的参与者样本中大量富集；而且支持细胞和嗅觉感觉神经元都表达识别干扰素-γ的受体，可以响应干扰素-γ诱导的炎症反应。

此外，他们还发现，感染新冠后嗅觉失灵的参与者样本中促炎的树突状细胞（DC）增加，抗炎的M2巨噬细胞减少。以上结果均表明，感染新冠后嗅觉长期失灵的参与者嗅觉组织处于高度炎症状态。

最后，Goldstein团队通过免疫组化染色，分别标记了成熟的嗅觉感觉神经元（OMP）和未成熟的嗅觉感觉神经元（Tuj1）。他们发现，与对照组相比，感染新冠后嗅觉长期失灵的参与者体内成熟嗅觉感受神经元大量减少，几乎被耗尽。难怪嗅觉没了！

绿色代表成熟嗅觉感受细胞

对于这些感染者，有个好消息是，虽然与对照组相比未成熟的嗅觉感觉神经元也减少了，但是未成熟的嗅觉感觉神经元并没有被耗尽。这也让嗅觉长期失灵的感染康复者看到了嗅觉恢复的希望。

红色代表未成熟嗅觉感受细胞

基于以上研究研究成果，Goldstein团队提出了他们的假说：新冠感染后导致的长期免疫浸润和炎症反应，以及支持细胞和干细胞功能的变化，共同导致成熟嗅觉感受神经元数量锐减，最终导致嗅觉的长期丧失。

总的来说，Goldstein团队的研究成果揭开了长期嗅觉失灵的谜底，还指明了潜在的治疗方案，即选择性地抑制局部促炎症免疫细胞或直接阻断特定的促炎信号传导节点，促进嗅觉上皮细胞平衡或修复。

最后，我祝愿所有嗅觉和味觉失灵的感染者早日恢复，没有嗅觉和味觉的生活实在是太痛苦了，肚子明明饿的咕咕叫，却一点儿胃口都没有。

参考文献：

[1].Tan BKJ, Han R, Zhao JJ, et al. Prognosis and persistence of smell and taste dysfunction in patients with covid-19: meta-analysis with parametric cure modelling of recovery curves. BMJ. 2022;378:e069503. Published 2022 Jul 27. doi:10.1136/bmj-2021-069503

[2].Finlay JB, Brann DH, Abi Hachem R, et al. Persistent post-COVID-19 smell loss is associated with immune cell infiltration and altered gene expression in olfactory epithelium. Sci Transl Med. 2022;14(676):eadd0484. doi:10.1126/scitranslmed.add0484

[3].Zazhytska M, Kodra A, Hoagland DA, et al. Non-cell-autonomous disruption of nuclear architecture as a potential cause of COVID-19-induced anosmia. Cell. 2022;185(6):1052-1064.e12. doi:10.1016/j.cell.2022.01.024

[4].Brann DH, Tsukahara T, Weinreb C, et al. Non-neuronal expression of SARS-CoV-2 entry genes in the olfactory system suggests mechanisms underlying COVID-19-associated anosmia. Sci Adv. 2020;6(31):eabc5801. doi:10.1126/sciadv.abc5801

来自： 奇点网

缺铁性贫血在人群中普遍存在。铁是血红素的必须成分，缺铁会影响红细胞中血红蛋白的合成，使血浆中红细胞数量减少。

但是，缺铁会对白细胞有怎样的影响呢？

近期，来自牛津大学的Hal Drakesmith团队和德国癌症研究中心的Bruno Galy团队分别在Science Advances期刊发表重要研究成果[2-3]。他们利用铁调素诱导和铁调节蛋白（IRP）1/2基因缺陷小鼠展开研究，发现铁调素介导的低血铁症导致中性粒细胞大幅度减少，并影响中性粒细胞的效应功能。相似的，IRP1/2缺失导致中性粒细胞减少，而且影响中性粒细胞的发育和分化。然而，单核细胞对于血铁浓度改变并不敏感。

这两项研究共同揭示了缺铁可能通过影响中性粒细胞的生成和功能调控先天性免疫系统。

论文首页截图

铁元素参与许多细胞生化过程，包括氧化代谢、DNA合成以及表观遗传重塑等。铁调素（hepcidin）是调节机体铁稳态和肠道铁吸收的重要激素，它能够通过阻断铁循环和铁吸收来降低血清中的铁浓度[4]。

铁调素在体内的表达受到炎症水平的影响：当发生炎症或感染时，机体内铁调素水平会升高。在高铁调素水平下，由于铁被限制在巨噬细胞中，所以导致血浆中铁含量降低，可引起低血铁症。

这种反应可能是宿主限制病原微生物获取铁的一种战略性防御。然而，持续缺铁可能损伤淋巴细胞的效应功能，使机体不能有效地抑制病原感染。此前已经有研究表明，缺铁会抑制T细胞激活以及中性粒细胞中活性氧（ROS）的生成。

由此我们可以发现，血铁浓度不仅受到机体免疫的调控，同时又能反过来影响机体的免疫功能。那么，血浆铁和胞外铁是如何影响细胞先天性免疫的呢？

Hal Drakesmith和他的同事首先利用已有的蛋白组数据对人外周血白细胞中的铁含量进行预测，发现中性粒细胞中的铁含量明显高于其他类型的白细胞。通过对每天产生的白细胞数量进行估计，研究人员预计中性粒细胞生成过程中铁的消耗量超百倍于B细胞和T细胞，中性粒细胞可能对血铁浓度的改变更加敏感。

蛋白组预测表明中性粒细胞生成更需要铁

为了证实这一猜想，研究人员连续4天给实验组小鼠注射铁调素类似物（mHep RP73，100nM，100μL/只）以获得低血铁症表型小鼠。结果发现，与对照组相比，实验组小鼠血液和脾脏的中性粒细胞和嗜酸性粒细胞数量显著减少，单核细胞数量没有变化。

铁调素处理组小鼠的中性粒细胞和嗜酸性粒细胞显著减少

接着，研究人员检测了转铁蛋白受体（CD71）在定向组细胞中的表达水平。CD71能够介导铁元素通过内吞作用经由转铁蛋白进入细胞。研究人员发现，在对照组小鼠中，原始粒细胞的CD71表达显著高于定向单核细胞祖细胞。这一结果证实了此前的预测，即中性粒细胞的产生更需要铁元素。此外，铁调素处理组的小鼠中处于S期的原始粒细胞比例显著增加，这可能与中性粒细胞生成减少相关。

IRP1和IRP2相互作用，共同调节细胞中的铁稳态。Bruno Galy团队利用条件性Irp等位基因干扰IRP1和IRP2在小鼠全身的表达，得到IRP1和IRP2双缺陷小鼠（P1/2-KO）。P1/2-KO小鼠中铁调素含量显著升高，而骨髓中的中性粒细胞数量显著减少。

进一步的实验结果表明，细胞数量的减少可能与糖酵解和自噬活性升高相关。这项研究通过干扰关键铁稳态基因的表达，揭示了铁对于粒细胞发育和分化的重要作用，同时也提示铁代谢与先天免疫系统之间存在联系。

IRP1/2缺陷小鼠中铁调素表达量降低

IRP1/2缺失抑制中性粒细胞生成

上述两项研究均表明，铁代谢能够影响中性粒细胞的生成。

接下来，Hal Drakesmith团队探究了体内缺铁是否影响中性粒细胞的效应器功能。研究人员用佛波酯（PMA）处理从低血铁症小鼠和对照组小鼠中分离的中性粒细胞，结果表明低血铁症会减少PMA诱导的ROS。

研究人员在中性粒细胞培养液中加入带荧光的大肠杆菌，然后利用流式细胞术测定中性粒细胞的吞噬功能。研究结果表明，低血铁症会损伤中性粒细胞的吞噬功能。

酵母聚糖是一种真菌表面的配体，它能通过与细胞表面受体结合促进细胞炎症因子产生。在细胞培养液中加入酵母聚糖刺激后，用ELISA检测CCL2和TNF-α的表达量，结果表明低血铁症会抑制趋化因子和炎症因子的产生。以上结果提示，低血铁症能够特异性地改变中性粒细胞的效应功能，破坏免疫。

低血铁症影响中性粒细胞的效应器功能

血铁浓度降低以及铁调素含量升高的现象通常见于炎症状态。Hal Drakesmith团队进一步提出，在炎症期拮抗内源性的铁调素能否增强中性粒细胞的生成呢？肝脏铁调素的转录依赖于BMP6信号通路。研究者给小鼠注射BMP6抗体以减少内源性铁调素的生成。结果表明，在炎症状态下，给小鼠注射BMP6抗体能显著升高血铁浓度，并显著促进中性粒细胞生成。这说明在急性炎症反应期间拮抗内源性铁调素能够增强中性粒细胞的产生。

炎症状态下拮抗内源性铁调素能够增强中性粒细胞的产生

总体来说，以上研究表明，合适的血铁浓度对于维持中性粒细胞的生成以及其效应功能非常关键。这些发现为铁代谢如何影响先天免疫系统提供了新的见解。同时，也为粒细胞生成动员剂在感染和缺铁患者中的临床应用提供了依据。

来自： 奇点网