阿尔茨海默病（AD）是一种与年龄相关的神经退行性疾病，是导致痴呆症的最常见原因。
(资料图片仅供参考)
固有免疫细胞广泛地参与了AD的疾病发生发展过程，其中研究最多的是小胶质细胞。有充分的证据显示，在AD发展过程中小胶质细胞可以吞噬Aβ沉淀，延缓疾病的进展[1]。
最近的研究表明，骨髓来源的巨噬细胞也能够进入大脑实质，发挥清除Aβ、延缓疾病进展的作用[2]。但是目前对AD疾病发生发展过程中，骨髓来源巨噬细胞的功能调控机制还知之甚少。
近期，由新乡医学院/空军军医大学杨安钢和空军军医大学张瑞领衔的研究团队，在PLOS BIOLOGY上发表最新研究成果[3]。他们发现敲除巨噬细胞中的m6A甲基转移酶METTL3后，能够减轻Aβ引起的小鼠AD疾病表现。新乡医学院尹会龙博士是论文第一作者。
具体来说，敲除METTL3后减少了DNA甲基转移酶3A（Dnmt3a）mRNA上的m6A修饰，导致其翻译效率降低，DNMT3A蛋白减少。而DNMT3A的减少又降低了α-微管蛋白乙酰基转移酶1（ ATAT1）的表达，从而减少巨噬细胞中α-微管蛋白的乙酰化修饰，增强了巨噬细胞的运动能力，使其能够更好地进入大脑中清除Aβ。
论文首页截图
近年来的研究表明，RNA的表观遗传修饰对免疫细胞的表型和功能有着十分重要的影响，其中m6A是真核细胞mRNA中最为丰富的可逆修饰。
为了探究单核细胞来源的巨噬细胞m6A修饰的变化，如何影响其在AD过程中的作用，研究团队构建了髓系特异性敲除Mettl3的小鼠（Mettl3fl/flLyz2Cre/-，下文简记为KO小鼠），并使用Aβ诱导小鼠发生AD，使用水迷宫以及Y形迷宫测试小鼠的认知功能。结果显示，与WT小鼠相比，KO小鼠的学习和记忆能力得到改善。
为了探究在髓系细胞中敲除Mettl3，是否是通过单核来源的巨噬细胞来减轻AD病情的，研究团队将WT/KO小鼠的单核细胞，转输至WT小鼠中并构建AD模型，发现转输了KO单核细胞的受者小鼠认知能力得到改善，而这种改善在使用CCR2抑制剂处理后就消失了。这些数据表明，敲除单核来源的巨噬细胞中的Mettl3后可以减轻AD引起的认知下降。
敲除单核来源巨噬细胞中的Mettl3可以减轻AD引起的认知受损
已有研究显示，α-微管蛋白的乙酰化可以影响神经退行性疾病的进展[4]，为了探究敲除巨噬细胞中的Mettl3是否会影响其α-微管蛋白的乙酰化水平，研究团队检测了WT以及KO小鼠骨髓来源的巨噬细胞（BMDM）中乙酰化α-微管蛋白的水平。
实验结果显示，敲除Mettl3后巨噬细胞中α-微管蛋白的乙酰化水平显著降低。同时，研究团队发现KO小鼠BMDM中α-微管蛋白乙酰基转移酶1A（Atat1）的表达显著降低。这表明，敲除Mettl3能够通过降低Atat1的表达，来降低巨噬细胞中α-微管蛋白的乙酰化水平。
敲除巨噬细胞中的Mettl3降低胞内Atat1的表达
接下来研究团队想知道METTL3是如何调控Atat1表达的，他们发现敲除Mettl3后m6A水平下降最为明显的基因中，有9个在GO分析中富集在转录调控方面，并且其表达水平与Atat1呈现正相关关系。
进一步研究发现，敲低Dnmt3a会显著降低Atat1的表达。同时他们还发现，敲除Mettl3后会损害YTHDF1介导的Dnmt3amRNA翻译。这些数据表明，METTL3是通过影响Dnmt3a的m6A修饰，降低其翻译效率减少其蛋白质，进而影响Atat1的表达的。
敲除METTL3通过减少DNMT3A来降低Atat1表达与α-微管蛋白乙酰化水平
已有研究显示，α-微管蛋白乙酰化可以影响细胞的迁移能力[5]，因此研究团队想知道敲除Mettl3是否会通过增强单核来源巨噬细胞向大脑中的迁移，并进一步促进Aβ的清除。
为此他们检测了WT以及KO小鼠大脑中单核来源巨噬细胞的数量以及Aβ的含量。结果显示，相比于WT小鼠，KO小鼠大脑中单核来源的巨噬细胞数量更多，并且增加的巨噬细胞数量与降低的Aβ含量呈现正相关关系。
同时，体外实验结果也表明，敲除Mettl3的BMDM迁移能力更强并且吞噬Aβ的能力显著提升。
机制示意图
总的来说，这项研究成果首次发现，敲除单核-巨噬细胞中的m6A甲基转移酶Mettl3，可以减轻Aβ引起的认知损伤，其机制为通过Mettl6-Dnmt3a-Atat1轴降低了α-微管蛋白的乙酰化水平，进而增强单核细胞向大脑中迁移以及吞噬Aβ的能力，降低大脑中的Aβ含量。
同时，这项研究中仍有一些疑问有待进一步探索。在这项研究中，研究团队使用的AD动物模型是注射Aβ引起的短期模型，因此并不清楚敲除髓系细胞中的Mettl3后对AD长期病理表现的影响。
参考文献：
1.Madore,C.,et al. (2020). "Microglia, Lifestyle Stress, and Neurodegeneration." Immunity 52(2): 222-240.
2.Yan, P., et al. (2022). "Peripheral monocyte-derived cells counter amyloid plaque pathogenesis in a mouse model of Alzheimer"s disease." J Clin Invest 132(11).
3.Yin, H., et al. (2023). "Loss of the m6A methyltransferase METTL3 in monocyte-derived macrophages ameliorates Alzheimer"s disease pathology in mice." PLoS Biol 21(3): e3002017.
4. Naftelberg S, Abramovitch Z, Gluska S, Yannai S, Joshi Y, Donyo M, et al Phosphatidylserine Ameliorates Neurodegenerative Symptoms and Enhances Axonal Transport in a Mouse Model of Familial Dysautonomia. PLoS Genet. 2016; 12:e1006486.
5. Creppe C, Malinouskaya L, Volvert ML, Gillard M, Close P, Malaise O, et al Elongator controls the migration and differentiation of cortical neurons through acetylation of alpha-tubulin. Cell. 2009; 136:551–64. https://doi.org/10.1016/j.cell.2008.11.043 PMID: 19185337.
