繼2023年兩篇文章之后，F(xiàn)AD^4T小鼠模型在2024年開(kāi)年首月又一篇文章發(fā)表！2024年1月16日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院實(shí)驗(yàn)中心鄔一軍課題組在Neuroendocrinology（IF = 5.135）期刊上在線發(fā)表了題為“Alteration of thyroid hormones in mouse models of Alzheimer's disease and aging”的論文。該研究使用了來(lái)自集萃藥康自主產(chǎn)權(quán)阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease, AD）小鼠模型FAD^4T（C57BL/6JGpt-Tg (Thy-APP/Thy-PSEN1) 5/Gpt，T053302）作為AD認(rèn)知障礙小鼠模型，深入探討了阿爾茨海默癥（AD）和衰老過(guò)程中甲狀腺激素（THs）的變化，為我們理解這些神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)制提供了新的見(jiàn)解^[1]。

隨著年齡的增長(zhǎng)，人體各種器官和組織功能逐漸衰退，AD作為一種神經(jīng)退行性疾病，以認(rèn)知功能的逐漸下降為主要行為特征。流行病學(xué)研究表明，甲狀腺功能減退和甲狀腺功能亢進(jìn)與癡呆風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，其中甲狀腺功能減退被認(rèn)為可使AD的風(fēng)險(xiǎn)增加兩倍^[2,3]。然而目前，甲狀腺功能減退與衰老和AD之間的關(guān)系仍研究不足?；诖耍芯咳藛T利用動(dòng)物模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過(guò)甲狀腺功能測(cè)試和RNA測(cè)序分析等技術(shù)，深入研究了AD和衰老小鼠甲狀腺中THs的變化。研究發(fā)現(xiàn)，AD和衰老小鼠的甲狀腺中THs的水平發(fā)生了顯著變化，在AD小鼠的甲狀腺中，T細(xì)胞浸潤(rùn)和細(xì)胞增殖相關(guān)基因的表達(dá)顯著上調(diào)，而在衰老小鼠的甲狀腺中，能量代謝相關(guān)基因的表達(dá)則明顯下調(diào)。進(jìn)一步的分析表明，這些基因變化與免疫細(xì)胞激活和白細(xì)胞遷移等免疫反應(yīng)過(guò)程密切相關(guān)。

作者首先對(duì)年輕和年老的臨床患者術(shù)前甲狀腺功能進(jìn)行了綜合分析，結(jié)果顯示老年男性fT4（游離甲狀腺素）和fT3（游離三碘甲狀腺素）水平明顯降低，在老年女性中則沒(méi)有顯著差異(圖1a)。推測(cè)這些激素可能隨著年齡的增長(zhǎng)而減少，這種現(xiàn)象在老年男性中更為常見(jiàn)。為了減少外界條件的干擾，作者采用自然衰老和FAD^4T小鼠模型進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。對(duì)甲狀腺進(jìn)行解剖后發(fā)現(xiàn)，衰老小鼠甲狀腺的外觀與年輕甲狀腺相比，除了體積略大外，沒(méi)有顯著差異，而FAD^4T與同齡的WT小鼠甲狀腺的差異也不明顯。自然衰老小鼠和2月齡FAD^4T小鼠均顯示T4（甲狀腺素）水平顯著降低(圖1b-c)。然而，只有8月齡的FAD^4T雌性小鼠TSH（促甲狀腺激素）下降(圖1d)。

圖1.衰老與FAD^4T小鼠模型中甲狀腺功能變化

為了探索THs在AD和衰老小鼠中改變的潛在機(jī)制，作者分別從2月齡和8月齡的FAD^4T和WT對(duì)照小鼠甲狀腺中生成了三個(gè)重復(fù)文庫(kù)。此外還生成了幼年WT和18月齡自然衰老小鼠甲狀腺的RNA-seq數(shù)據(jù)集(圖2a)，并根據(jù)年齡和性別將樣本分為5組(圖2a)，分析了2月齡FAD^4T雄性和雌性小鼠甲狀腺中的差異表達(dá)基因(DEGs)。結(jié)果表明，雄性和雌性FAD^4T小鼠甲狀腺中的基因表達(dá)模式均表現(xiàn)出T細(xì)胞浸潤(rùn)特征的顯著上調(diào)。FAD^4T小鼠甲狀腺中上調(diào)的基因包括細(xì)胞毒性T細(xì)胞標(biāo)記Cd8a和T輔助(Th)細(xì)胞標(biāo)記Cd4(圖2b)，功能主要涉及淋巴細(xì)胞分化、T細(xì)胞分化和單核細(xì)胞分化；下調(diào)基因在肌肉細(xì)胞分化過(guò)程中富集，影響肌肉組織發(fā)育。KEGG通路富集分析上調(diào)基因也提示淋巴細(xì)胞活化和代謝的下降，如α-氨基酸代謝過(guò)程和羧酸生物合成過(guò)程(圖2d)。

圖2.2月齡FAD^4T小鼠甲狀腺基因表達(dá)分析

作者又進(jìn)一步檢查了類似的基因表達(dá)變化是否發(fā)生在8月齡的FAD^4T小鼠甲狀腺中。在這個(gè)階段，可以在小鼠腦中觀察到星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活?；鹕綀D顯示雌性和雄性小鼠的基因表達(dá)上調(diào)變化較弱(圖3a)。然而，仍然可以在基因計(jì)數(shù)較低的情況下識(shí)別出淋巴細(xì)胞分化、T細(xì)胞分化和單核細(xì)胞分化的基因本體(GO)，這表明淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)程度降低(圖3b, d)。值得注意的是，大量下調(diào)基因在肌肉系統(tǒng)過(guò)程中富集。下調(diào)基因富集的KEGG通路包括鈣信號(hào)通路和cGMP - PKG信號(hào)通路(圖3c, e)。然而，在8月齡FAD^4T和WT衰老小鼠甲狀腺之間，很少發(fā)現(xiàn)重疊基因(重疊DEGs數(shù)目<10)。

圖3.8月齡FAD^4T小鼠甲狀腺基因表達(dá)分析

接下來(lái)，作者對(duì)三組小鼠的所有基因進(jìn)行基因集富集分析(GSEA)，以驗(yàn)證DEGs中基因表達(dá)的變化。在2月齡組中，GSEA提示這些基因集主要參與TCR信號(hào)通路、趨化因子信號(hào)通路和原發(fā)性免疫缺陷(圖4a)。在8月齡組中，氧化磷酸化、細(xì)胞緊密連接和核糖體功能被抑制(圖4b)。衰老組表現(xiàn)出與2月齡和8月齡組相似的富集趨勢(shì)(圖4c)。因此，F(xiàn)AD^4T小鼠的基因表達(dá)可以反映炎癥狀態(tài)下的衰老和THs的減少。

圖4.三組小鼠所有基因的GSEA

由于作者在FAD^4T小鼠中觀察到T細(xì)胞浸潤(rùn)和細(xì)胞增殖事件，特別是在2月齡FAD^4T小鼠甲狀腺中，而8月齡FAD^4T小鼠甲狀腺淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)程度下降。雖然UPR和代謝的變化更為突出，但在自然衰老的小鼠甲狀腺中，參與炎癥浸潤(rùn)的基因也出現(xiàn)了上調(diào)。因此，作者又驗(yàn)證了FAD^4T和自然衰老小鼠甲狀腺中的基因表達(dá)模式，包括與T細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)的Rasgrp1、CD3g、CD8a、Lat、Themis和Tcf7，以及與細(xì)胞增殖相關(guān)的Mki67、Rrm2、Pclaf和Top2a基因。結(jié)果顯示，幾個(gè)T細(xì)胞浸潤(rùn)和細(xì)胞增殖相關(guān)基因的表達(dá)在2月齡的FAD^4T小鼠甲狀腺中上調(diào)(圖5a, b)。有趣的是，在8月齡FAD^4T小鼠甲狀腺中上調(diào)的基因數(shù)量減少(圖5c, d)。這一結(jié)果似乎與轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果基本一致。Rasgrp1和CD3g在自然衰老小鼠甲狀腺中表達(dá)上調(diào)，說(shuō)明衰老組存在炎癥浸潤(rùn)(圖5e)。此外，在男性鄰近非癌組織中，淋巴細(xì)胞特征基因的表達(dá)沒(méi)有年齡相關(guān)的差異(圖5f)。這可能是因?yàn)闃颖玖刻?，異質(zhì)性太高造成的。

圖5. FAD^4T小鼠、自然衰老小鼠和衰老人類甲狀腺中基因表達(dá)模式的驗(yàn)證

總結(jié)來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究揭示了AD和衰老中甲狀腺激素變化的新機(jī)制，為我們深入探究這些神經(jīng)退行性疾病的病理生理過(guò)程提供了重要的參考。
集萃藥康自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)FAD^4T模型小鼠，擁有攜帶Swedish、Indiana突變的人源APP基因和攜帶M146L、L286V突變的人源PSEN1基因，可以很好的模擬臨床AD患者的疾病表征，也能夠滿足相關(guān)藥效需求。目前已有3篇相關(guān)文章發(fā)表，更多該模型相關(guān)文章在投稿或?qū)徍酥?，相信后續(xù)會(huì)有更多的高分文章與大家見(jiàn)面。除此模型之外，集萃藥康還擁有FAD^3T、FAD^2T及以FAD^4T為基礎(chǔ)構(gòu)建的攜帶人源化靶點(diǎn)（如hTREM2等）的AD Plus小鼠模型已經(jīng)上市。如需了解更多模型詳情，歡迎聯(lián)系您身邊熟悉的銷售同事或致電官方客服電話400-966-0890獲取詳細(xì)數(shù)據(jù)資料。

參考文獻(xiàn)：

1. Zhu S, et al., Alteration of thyroid hormones in mouse models of Alzheimer's disease and aging. Neuroendocrinology. 2024 Jan 16. 

2. Chaker L, et al., Thyroid function and the risk of dementia: The Rotterdam Study. Neurology. 2016;87(16):1688-95.

3. Bavarsad K, et al., The effects of thyroid hormones on memory impairment and Alzheimer's disease. J Cell Physiol. 2019.