小膠質(zhì)細(xì)胞當(dāng)前存在的術(shù)語分歧及其耗竭的常用方法CSF1Ri清除總結(jié)
Section.01
認(rèn)識小膠質(zhì)細(xì)胞
先來進(jìn)行一波知識更新~
（已掌握，請略過）
首先！
小膠質(zhì)細(xì)胞并非僅存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)
其次，
以往使用的一些廣泛術(shù)語和命名，
或許需要被重新定義......
小膠質(zhì)細(xì)胞： “靜息”與“激活”
20 世紀(jì) 70 年代中期，“靜息”和“激活”小膠質(zhì)細(xì)胞這兩個術(shù)語首次出現(xiàn)在文獻(xiàn)中，用于在形態(tài)學(xué)上描述在生理 ("靜息") 和病理 ("激活") 條件下觀察到的對銀染有親和力的細(xì)胞。這種命名法在 20 世紀(jì) 90 年代得到廣泛使用。
然而，隨著近些年雙光子顯微成像技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞始終活躍，不會因創(chuàng)傷、損傷、感染、疾病等挑戰(zhàn)從“靜息”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;活化”狀態(tài)。相反，它持續(xù)活躍，會根據(jù)生命階段、中樞神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域、物種、性別及健康或疾病環(huán)境采取不同狀態(tài)、執(zhí)行不同功能 (圖 1)。所以，盡管“靜息”和“活化”小膠質(zhì)細(xì)胞仍被廣泛使用，科學(xué)家越來越多的成像數(shù)據(jù)對“激活”小膠質(zhì)細(xì)胞概念提出質(zhì)疑[2]。
圖 1. 小膠質(zhì)細(xì)胞的身份和狀態(tài)[2]。與血管周圍間隙、脈絡(luò)叢和軟腦膜中的其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)巨噬細(xì)胞相比，小膠質(zhì)細(xì)胞的身份在早期就由卵黃囊來源的祖細(xì)胞確定。一旦它們在腦實質(zhì)中定植并分化，它們就可以根據(jù)特定的時空環(huán)境呈現(xiàn)多種狀態(tài)。
小膠質(zhì)細(xì)胞：M1 與 M2
21 世紀(jì)初，免疫學(xué)家根據(jù)體外模型的研究結(jié)果對巨噬細(xì)胞進(jìn)行分類，并提出了另一個術(shù)語：“M1”，即經(jīng)典激活，被認(rèn)為具有促炎和神經(jīng)毒性，與“激活”小膠質(zhì)細(xì)胞的概念密切相關(guān)，而“M2”即替代激活，被認(rèn)為具有抗炎和神經(jīng)保護(hù)作用。這些術(shù)語在小膠質(zhì)細(xì)胞研究中被廣泛采用。
然而，很快發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞的反應(yīng)比簡單的“M1”和“M2”更復(fù)雜 (圖 2)。就小膠質(zhì)細(xì)胞而言，單細(xì)胞技術(shù)的出現(xiàn)提供了明確的證據(jù)，表明活體腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞不會極化為這兩種類別中的任何一種，通常同時表達(dá) M1 和 M2 標(biāo)記物。可以從表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)等多個維度整合小膠質(zhì)細(xì)胞的共存狀態(tài)[2]。
圖 2. 小膠質(zhì)細(xì)胞命名法：過去和未來[2]。盡管目前仍存在爭議，但相信在不久的將來，終將對小膠質(zhì)細(xì)胞的一些命名達(dá)成共識。
簡單了解后，咱們言歸正傳：作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐免疫細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞是大腦健康的第一道防線！
大腦的“雙面衛(wèi)士”
免疫細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要部分，分布于身體的各個組織器官。CNS 也不例外，小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)固有的先天免疫細(xì)胞[3]。
看到這里，你是不是迫不及待想為小膠質(zhì)細(xì)胞貼上“Good”標(biāo)簽？
的確，生理狀態(tài)下的小膠質(zhì)細(xì)胞在 CNS 發(fā)育、體內(nèi)平衡和疾病中發(fā)揮著重要作用。它們能促進(jìn)突觸的發(fā)育和可塑性，通過持續(xù)監(jiān)測、吞噬凋亡神經(jīng)元或受損細(xì)胞碎片。小膠質(zhì)細(xì)胞還可在受到刺激時觸發(fā)免疫反應(yīng)，來維持神經(jīng)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)態(tài) (圖 3)。
圖 3. 小膠質(zhì)細(xì)胞的活化[4]。調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞的信號可以被分為“啟動”和“關(guān)閉”兩種。啟動信號指的是可以使小膠質(zhì)細(xì)胞從靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活化狀態(tài)的信號分子，“關(guān)閉”信號是神經(jīng)元釋放的用來維系小膠質(zhì)細(xì)胞靜息狀態(tài)的信號分子。
注：由于未有統(tǒng)一新命名，暫沿用以往術(shù)語。
病理狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)為“激活狀態(tài)”，釋放 ROS 和促炎細(xì)胞因子等應(yīng)激源引發(fā)炎癥[4]。活化的小膠質(zhì)細(xì)胞起初有益，但長期暴露于炎癥介質(zhì)可致神經(jīng)元損傷和神經(jīng)退行性變[5][6][7] 。如小膠質(zhì)細(xì)胞對 AD 病理有反應(yīng)，早期可能是保護(hù)性的，會遷移至 Aβ 或 tau 等病理性沉積物附近并吞噬清除。但長期受病理性沉積物刺激，保護(hù)性小膠質(zhì)細(xì)胞可能轉(zhuǎn)為功能障礙的小膠質(zhì)細(xì)胞，加劇 AD 病情進(jìn)展[8]。
近期研究顯示，小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭可作為潛在治療手段[9]。小膠質(zhì)細(xì)胞消耗后會在受損中樞神經(jīng)系統(tǒng)重新增殖，還能降低炎癥反應(yīng)、促進(jìn)恢復(fù)，可作為了解其在神經(jīng)退行性和神經(jīng)炎癥性疾病中功能的有效工具。
Section.02
小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭: CSF1Ri
往期小 M 已給大家介紹過不同的小膠質(zhì)細(xì)胞清除技術(shù)，如利用毒素、CSF1R 藥理性抑制劑 (CSF1Ri)、氯膦酸鹽脂質(zhì)體和構(gòu)建遺傳模型等，每種技術(shù)都有其自身的優(yōu)勢和局限性(詳見 打開神經(jīng)系統(tǒng)“黑匣子”----操縱小膠質(zhì)細(xì)胞以探究大腦功能)。
其中，CSF1Ri (代表性化合物包括PLX3397 和 PLX5622) 憑借其獨特優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于生理或病理條件下小膠質(zhì)細(xì)胞的耗竭[6]。
CSF1Ri 的優(yōu)勢
高效快速且劑量依賴性地清除小膠質(zhì)細(xì)胞，清除程度可通過劑量精準(zhǔn)調(diào)控。
安全性好，不引發(fā)嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)或血腦屏障損傷，不影響行為及認(rèn)知。
有口服活性和血腦屏障穿透性，可長期維持小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭，便于深入研究其在神經(jīng)發(fā)育、穩(wěn)態(tài)及疾病中的作用。
CSF1Ri 清除小膠質(zhì)細(xì)胞的原理是什么？是否可逆？PLX5622 和 PLX3397 區(qū)別是什么...... 別急別急，答完你的答你的，答完你的答她的，咱們接著看~
CSF1Ri 清除機制
CSF1R，集落刺激因子受體，是一種跨膜受體酪氨酸激酶，主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)。CSF1R 與其天然配體 CSF1 和 IL-34 的信號傳導(dǎo)對于小膠質(zhì)細(xì)胞的存活至關(guān)重要。
原理：無配體時，CSF1R 處于非活性狀態(tài)，通過自我抑制維持活性。當(dāng)一種配體與之結(jié)合，引發(fā) CSF1R 同源二聚化、構(gòu)象轉(zhuǎn)變及近膜結(jié)構(gòu)域 (JMD) 內(nèi)酪氨酸殘基磷酸化，解除自我抑制，使更多 ATP 進(jìn)入。這促使更多酪氨酸殘基磷酸化，使 CSF1R 完全激活，激活下游信號通路（如 PI3K/Akt、JNK、ERK1/2 和 JAK - STAT 信號通路），促進(jìn)靶細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、單核細(xì)胞等）增殖、分化、存活與活化[5][10][11]。
CSF1Ri（如 PLX3397、PLX5622、BLZ945、JNJ-40346527、Ki20227 和 GW2580）能夠阻斷 CSF1R 受體的結(jié)構(gòu)改變與自磷酸化，抑制信號傳導(dǎo)，致使小膠質(zhì)細(xì)胞喪失生存信號，進(jìn)而逐步被清除。而且，停用這些抑制劑后，小膠質(zhì)細(xì)胞會迅速重新增殖——也就是說，CSF1Ri 清除是可逆的。
圖 4. PLX3397 和 PLX5622 與 CSF1R 的結(jié)合位點[12][13]。A. PLX3397 和 PLX5622的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。B. CSF1R-PLX5622 復(fù)合物的 X 射線晶體結(jié)構(gòu)。C. CSF1R-PLX3397 復(fù)合物的 X 射線晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)合位點表明，PLX3397 能夠與近膜結(jié)構(gòu)域 (JMD) 結(jié)合，而 PLX5622 能夠穩(wěn)定結(jié)合在被近膜結(jié)構(gòu)域 (JMD) 排斥走后形成的 CSF1R 變構(gòu)口袋中，且 PLX5622 上的 2-氟取代基伸入 CSF1R 特有的 Gly795 附近空間，而 Gly795 在 KIT 和 FLT3 對應(yīng)位置為較大體積的半胱氨酸，從而導(dǎo)致空間排斥，影響整體結(jié)合穩(wěn)定性，從而避免了對 KIT 和 FLT3 的非特異結(jié)合。
目前，PLX3397 和 PLX5622 在嚙齒動物模型研究中的應(yīng)用最為廣泛，且已拓展至非人類靈長類動物。2019 年，PLX3397 獲得美國 FDA 批準(zhǔn)，用于腱鞘巨細(xì)胞瘤 (TGCT) 的治療。PLX5622 作為 PLX3397 的結(jié)構(gòu)類似物，具有更出色的血腦屏障穿透性和藥代動力學(xué)特性[11]。
PLX5622 VS PLX3397
PLX3397 和 PLX5622 怎么用？
在已經(jīng)發(fā)表的大量文獻(xiàn)中，PLX3397 和 PLX5622 多通過飼料自由飲食的方式進(jìn)行使用，如PLX5622 in AIN-76A Diet (1200 ppm), PLX3397 in AIN-76A Diet (290 ppm 或 600 ppm)；且不會顯著影響成年小鼠的行為或認(rèn)知功能。表 1 展示了兩種化合物的差異性[12][14]。
表 1. PLX5622 和 PLX3397 生化性質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)的活性差異 (μM)[12]。
總體而言，相較于 PLX3397， PLX5622 對 CSF1R 的選擇性更強，對 KIT 和 FLT3 的抑制活性也更弱。在 CSF1R 依賴性試驗中，PLX5622 展現(xiàn)出與 PLX3397 相近的效力。然而，在 KIT 依賴性試驗中，PLX5622 的效力比 PLX3397 低約 30 倍。
PLX5622 具備更優(yōu)的藥代動力學(xué)特性以及更高的血腦屏障通透性。它擁有較低的分子量、較高的親脂性和良好的細(xì)胞通透性。
MCE 驗證：PLX5622
MCE 可提供高純度，高小膠質(zhì)細(xì)胞清除效率，批次間穩(wěn)定的 PLX5622，產(chǎn)品已經(jīng)過 MCE 實驗室專業(yè)的生物驗證：7 天小膠質(zhì)細(xì)胞清除率可達(dá) 87%， 14 天可達(dá) 90% (圖 5)。
實驗動物：雄性 C57BL/6 小鼠 (11-12 周)
劑量：自由攝取含 1,200 ppm PLX5622 的 AIN-76A 飼料 7 天或 14 天
檢測指標(biāo)：腦組織中 IBA1+ (小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物) 細(xì)胞數(shù)目
圖 5. MCE 實驗室對 PLX5622 清除腦部小膠質(zhì)細(xì)胞的效果驗證。MCE 還能夠提供 SPF 級別飼料裝 PLX5622 in AIN - 76A Diet (1200 ppm)，并且贈送同等規(guī)格的空白對照飼料，同時提供輻照證明。
此外，MCE 產(chǎn)品更是獲得了全球客戶的認(rèn)可!
Section.03
小膠質(zhì)細(xì)胞：常見 FAQ
Q1
PLX5622 只清除腦部的小膠質(zhì)細(xì)胞嗎？對外周組織中其他巨噬細(xì)胞是否有影響？
長期以來，小膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 特有的巨噬細(xì)胞亞群，但 2025 年 4 月，李漢杰團(tuán)隊在 Cell 期刊上在線發(fā)表了題為 Peripheral nervous system microglia-like cells regulate neuronal soma size throughout evolution 的論文。研究發(fā)現(xiàn)人體胚胎的多個外周組織 (如皮膚、心臟和睪丸) 中存在大量“小膠質(zhì)細(xì)胞” (命名為 PNS microglia)，且 PLX5622 可顯著減少 PNS 小膠質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞。在 PLX5622 停止耗竭后，CNS 小膠質(zhì)細(xì)胞和 PNS 小膠質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞均可重新增殖[15]。
此外，也有文獻(xiàn)表明 PLX5622 也可清除肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞 (lung interstitial macrophages)，脾臟巨噬細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的巡邏單核細(xì)胞 (patrolling monocytes)，并證實 PLX5622 通過消耗 MHCIIhi 間質(zhì)肺巨噬細(xì)胞減輕了小鼠肺部真菌感染[16]。
另有研究表明 PLX5622 的抑制作用不僅限于小膠質(zhì)細(xì)胞，還會影響肝臟中的外周巨噬細(xì)胞、血管周圍巨噬細(xì)胞 (PVM)、骨髓、脾臟和血液中的髓系和淋巴細(xì)胞等[17][18]。
Q2
PLX5622 做成飼料后保質(zhì)期多久？
由于飼料里面有較多的營養(yǎng)物質(zhì)，時間過久，維生素和氨基酸會有損失，適口性和營養(yǎng)均衡性會受到影響，我們建議：
1. 計算好給藥期間需要的飼料的量，每隔 1-2 天給小鼠更換新鮮飼料。
2. 袋中的空氣盡可能排干凈，并且密封，在 4°C 保存(不超過一個月)，剩余的未開封的放在 -20°C 或者 -80°C保存 (6 個月以內(nèi))。
3. 更多注意事項可前往官網(wǎng)查閱。
Q3
MCE 是否可以定制 PLX3397 飼料或其他飼料？
可以的，您可聯(lián)系 MCE 線下銷售經(jīng)理 (郵箱：sales@medchemexpress.cn) 或撥打技術(shù)服務(wù)熱線 (電話：400-199-8808；郵箱：tech@medchemexpress.cn) 聯(lián)系我們咨詢定制~
Q4
除了 CSF1R 介導(dǎo)的信號通路以外，是否還存在其他影響小膠質(zhì)細(xì)胞存活的通路和靶點？
除了主要的 CSF1R 信號通路以外，小膠質(zhì)細(xì)胞的存活還受其他多個信號通路調(diào)控。例如：TREM2 信號通路通過激活 Wnt/β-catenin 路徑促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞的存活。
此外，多個表面受體與 PI3K-AKT 信號網(wǎng)絡(luò)相關(guān)，如 CD14/MD-2-TLR4 復(fù)合體通過 MyD88 激活 PI3K，CX3CL1-CX3CR1 結(jié)合激活 G 蛋白并傳遞信號，這些通路均可調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖、分化、生存以及對神經(jīng)炎癥的反應(yīng) (圖 6)[19][20]。
圖 6. 小膠質(zhì)細(xì)胞中利用 PI3K-AKT 信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵細(xì)胞表面受體[20]。Section.04
小結(jié)
本期，小 M 帶領(lǐng)大家了解了小膠質(zhì)細(xì)胞當(dāng)前存在的術(shù)語分歧，介紹了小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭的常用方法—— CSF1Ri 清除，并對 PLX5622 進(jìn)行了詳細(xì)解析，此外還涵蓋了常見的 FAQ。當(dāng)然，若大家有 PLX5622 的購買需求，歡迎聯(lián)系我們！
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產(chǎn)品推薦 |
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口服 CSF1R 抑制劑，能透過血腦屏障的、小膠質(zhì)細(xì)胞清除化合物。 |
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PLX5622 飼料形式，1,200 ppm。贈送空白對照飼料，提供輻照證明。 |
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選擇性和腦滲透性的 CSF1R 抑制劑，IC50 為 1 nM。 |
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選擇性的、具有血腦通透性和口服活性 CSF1R 抑制劑，IC50 為 3.2 nM。 |
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口服有效，高選擇性 CSF1R 抑制劑，IC50 為 2 nM。 |
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口服有效的，選擇性的 c-Fms 激酶抑制劑。 |
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兔來源、無偶聯(lián)標(biāo)記、抗 IBA1 (小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物) 的 IgG 單克隆抗體。 |
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HY-AF0005，誘導(dǎo)肥胖、糖尿病模型純化型飼料。 |
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