《细胞》子刊:免疫治疗或还能改善记忆功能!科学家首次发现,PD-1/L1通路可调节神经元功能,抑制脑内PD-1能增强小鼠记忆能力

这几年,免疫治疗可是太火了,说起PD-1/L1这条经典通路,你以为我又要叨叨哪个癌?

不!今天我们来聊聊它和神经!

近期,《神经元》杂志发表的一篇论文为我们带来了PD-1/L-1轴在调节免疫之外的功能。科学家们发现,PD-1/L1竟还具有调节神经元活动的功能,海马神经元中缺乏PD-1表达的小鼠学习和记忆能力大幅度增强,脑内给药抗PD-1抗体可以提升小鼠学习和记忆能力、让小鼠变“聪明”!

或许将来,抗PD-1/L1能够以增强记忆的神经疗法的身份再次进入我们的视野!

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论文题图

说起PD-1/L1这对老朋友,大家对它们的免疫功能肯定不陌生,不过其实,PD-1在中枢和外周神经系统中也有着积极的作用。

曾有研究发现,在阿尔茨海默病小鼠中,系统性的抗PD-1治疗能够通过招募外周巨噬细胞进入中枢,来促进大脑淀粉样蛋白斑块的清除并改善记忆力。

而在免疫细胞之外,有研究发现背根神经节和脊髓神经元也表达PD-1蛋白,且PD-1缺陷小鼠会表现出伤害感觉神经元的高兴奋性、疼痛超敏和受损的吗啡镇痛效应。这说明PD-1激活能直接抑制神经元活动。

同时,大脑皮质和丘脑中也有PD-1表达,这又会给神经功能带来什么影响呢?

海马是大脑中学习和记忆的中枢,研究者怀疑PD-1的存在会对此产生影响。研究者们对比了野生型小鼠和PD-1敲除小鼠识别新物体的能力,发现敲除小鼠会花更多时间探索新物体并达到更高的识别指数。莫里斯水迷宫实验结果也显示,敲除小鼠到达平台的时间更短

使用抗PD-1抗体抑制小鼠中枢PD-1,实验结果也是类似的。

这说明,抑制PD-1之后,小鼠的学习和记忆能力确实增加了!

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敲除PD-1可增强小鼠在认知实验中的表现

在体外使用电流钳测试发现,相较野生型小鼠的神经元,敲除小鼠的CA1椎体神经元的静息膜电位显著升高,动作电位也有增加,说明PD-1的存在抑制了神经元的兴奋性

研究者还发现,敲除小鼠脑切片的CA1神经元自发性微型兴奋性突触后电流频率和幅度增加,在高频刺激后,脑部切片的长时程增强(LTP)效应显著增强了。长时程增强是学习和记忆的重要突触机制。PD-1缺失还导致树突棘密度增加。

这些结果表明,海马神经元突触传递、LTP和突触发生可能是小鼠学习和记忆能力增强的原因

进一步研究发现,抑制PD-1通过背角神经元SHP介导细胞外信号调节激酶ERK超磷酸化,并随后影响钾离子通道Kv4.2和NMDA受体、AMPA受体,增强神经元兴奋性和突触可塑性。

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机制

研究者还在创伤性脑损伤(TBI)模型中进行了实验,创伤性脑损伤会导致显著的认知能力下降。

在形成脑损伤后,小鼠海马兴奋性神经元中的PD-1表达显著增加,小鼠表现出了运动能力的损伤和认知缺陷。敲除小鼠在脑损伤后显然恢复更快,抗PD-1抗体治疗也能够改善小鼠的认知能力

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PD-1缺失能够从TBI保护小鼠

PD-1一个巴掌拍不响,研究者们测量了小鼠/非人类灵长类动物/人类脑脊液、血清、血浆中PD-L1的水平,发现脑脊液中PD-L1水平都非常高,尤其是小鼠,能够达到血清水平的12.9倍

这些PD-L1可能来源于脑膜中的髓样细胞、胶质细胞和神经元,释放受神经元活动和疼痛的调节。

值得高兴的是,研究者们针对人类神经元细胞进行了分析,发现同样存在PD-1的广泛表达,且作用与上述实验结果类似。这意味着在人类中也很有可能通过PD-1/L1轴来调控神经功能。

参考资料:

[1]https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00395-1

文章来源:奇点网

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