长期的射频电磁场通过调节小胶质细胞功能减轻阿尔茨海默病小鼠的认知功能障碍

doi:10.4103/1673-5374.371379

摘要/Abstract

摘要：

作者所在课题组既往研究发现，长期的射频电磁场（RF-EMFs）可减少严重晚期阿尔茨海默病（AD）小鼠淀粉样β蛋白沉积。为了解其干预效果是否与调节小胶质细胞的激活有关，实验分析了阿尔茨海默病模型5×FAD小鼠小胶质细胞的基因表达谱和海马小胶质细胞功能。6月龄的5×FAD小鼠被随机分为假暴露组和RF-EMF组，然后将其暴露在1950MHz的RF-EMF中，比吸收率（SAR）为5.0W/kg，2小时/天，5天/周，持续6个月。行为学测试（物体识别和Y型迷宫测试）和脑组织中淀粉样前体蛋白-淀粉样β蛋白代谢的分子和组织病理学分析结果显示，RF-EMFs暴露6个月可以改善5×FAD小鼠认知障碍和淀粉样β蛋白的沉积。与假暴露组相比，RF-EMFs暴露的5×FAD小鼠海马Iba1（小胶质细胞标志物）和CSF1R（调节小胶质细胞增殖）的表达水平明显降低。随后分析了RF-EMFs暴露组和CSF1R抑制剂PLX3397干预组小胶质细胞增生和小胶质细胞功能相关基因的表达水平。RF-EMFs和PLX3397均抑制了与小胶质增生（Csf1r，CD68和Ccl6）和促炎症细胞因子（IL-1β）相关的基因水平。值得注意的是，与小胶质功能有关的基因，包括Trem2，Fcgr1a，Ctss和Spi，在长期的RF-EMF暴露和PLX3397干预后表达水平下降，这也是在PLX3397对小胶质的抑制中观察到的。这些结果表明，RF-EMF可通过抑制淀粉样β蛋白沉积诱导的小胶质细胞及其关键调节因子CSF1R改善淀粉样β蛋白病理学改变和认知障碍。

https://orcid.org/0000-0002-7743-0151 (Hae-June Lee)

Abstract: We have previously found that long-term effects of exposure to radiofrequency electromagnetic fields in 5×FAD mice with severe late-stage Alzheimer’s disease reduced both amyloid-β deposition and glial activation, including microglia. To examine whether this therapeutic effect is due to the regulation of activated microglia, we analyzed microglial gene expression profiles and the existence of microglia in the brain in this study. 5×FAD mice at the age of 1.5 months were assigned to sham- and radiofrequency electromagnetic fields-exposed groups and then animals were exposed to 1950 MHz radiofrequency electromagnetic fields at a specific absorption rate of 5 W/kg for 2 hours/day and 5 days/week for 6 months. We conducted behavioral tests including the object recognition and Y-maze tests and molecular and histopathological analysis of amyloid precursor protein/amyloid-beta metabolism in brain tissue. We confirmed that radiofrequency electromagnetic field exposure for 6 months ameliorated cognitive impairment and amyloid-β deposition. The expression levels of Iba1 (pan-microglial marker) and colony-stimulating factor 1 receptor (CSF1R; regulates microglial proliferation) in the hippocampus in 5×FAD mice treated with radiofrequency electromagnetic fields were significantly reduced compared with those of the sham-exposed group. Subsequently, we analyzed the expression levels of genes related to microgliosis and microglial function in the radiofrequency electromagnetic fields-exposed group compared to those of a CSF1R inhibitor (PLX3397)-treated group. Both radiofrequency electromagnetic fields and PLX3397 suppressed the levels of genes related to microgliosis (Csf1r, CD68, and Ccl6) and pro-inflammatory cytokine interleukin-1β. Notably, the expression levels of genes related to microglial function, including Trem2, Fcgr1a, Ctss, and Spi1, were decreased after long-term radiofrequency electromagnetic field exposure, which was also observed in response to microglial suppression by PLX3397. These results showed that radiofrequency electromagnetic fields ameliorated amyloid-β pathology and cognitive impairment by suppressing amyloid-β deposition-induced microgliosis and their key regulator, CSF1R.

Key words: 5×FAD, Alzheimer’s disease, CSF1R, , long term exposure, microglial function, neuroinflammation, radiofrequency electromagnetic fields, therapeutic effect

. 长期的射频电磁场通过调节小胶质细胞功能减轻阿尔茨海默病小鼠的认知功能障碍[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2023, 18(11): 2497-2503.

Yeonghoon Son, Hye-Jin Park, Ye Ji Jeong, Hyung-Do Choi, Nam Kim, Hae-June Lee. Long-term radiofrequency electromagnetic fields exposure attenuates cognitive dysfunction in 5×FAD mice by regulating microglial function[J]. Neural Regeneration Research, 2023, 18(11): 2497-2503.

参考文献

引言

出版重点

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延伸阅读

NRR：韩国国立忠北大学揭示长期射频电磁场改善阿尔茨海默病认知功能的机制

虽然淀粉样斑块的积累被认为是该阿尔茨海默病（AD）的一个标志，但其发病机制还未完全了解。最近的临床前和临床研究发现，先天免疫系统参与了AD的发病机制，与AD相关的神经炎症是由大脑的内在免疫细胞驱动的，并随着疾病的发展而恶化。

小胶质细胞占所有脑细胞的5-10%，负责正常的大脑功能，并介导神经炎症。小胶质细胞可以通过吞噬作用清除死亡的细胞，在维持大脑功能方面发挥重要作用。尽管在主要的神经退行性疾病中，最初的免疫机制被描述为有益的，但由于促炎症介质和神经毒性因子的分泌，小胶质细胞的持续激活可导致进一步的神经元功能障碍，表明长期激活的小胶质细胞可能会加重AD的病理，所以针对小胶质细胞治疗AD是有希望的。

最近，非药物干预预防或治疗AD的潜力得到了广泛关注。有研究显示，电休克刺激可明显减少5×FAD小鼠模型异常行为的出现。作者所在课题组既往研究发现，长期的射频电磁场（RF-EMFs）可减少严重晚期阿尔茨海默病（AD）小鼠淀粉样β蛋白沉积。为了解其干预效果是否与调节小胶质细胞的激活有关，韩国国立忠北大学Hae-June Lee等在发表于《中国神经再生研究（英文版）》2023年第11期的研究中分析了阿尔茨海默病（AD）模型5×FAD小鼠小胶质细胞的基因表达谱和海马小胶质细胞功能。结果显示，RF-EMFs暴露6个月可以改善5×FAD小鼠认知障碍和淀粉样β蛋白的沉积。RF-EMFs暴露可降低5×FAD小鼠海马Iba1（小胶质细胞标志物）和CSF1R（调节小胶质细胞增殖）的表达。RF-EMFs和PLX3397均抑制了与小胶质增生（Csf1r，CD68和Ccl6）和促炎症细胞因子（IL-1β）相关的基因水平。值得注意的是，与小胶质功能有关的基因，包括Trem2，Fcgr1a，Ctss和Spi，在长期的RF-EMF暴露和PLX3397干预后表达水平下降，这也是在PLX3397对小胶质的抑制中观察到的。由此作者认为，RF-EMFs对AD模型小鼠海马功能障碍的治疗作用与神经炎症和小胶质功能相关信号水平的降低和海马的小胶质细胞减少有关。也说明RF-EMF可能通过抑制激活的小胶质细胞对AD有治疗作用，由此建议进行更多的研究以进一步开发神经退行性疾病的管理策略。