Центральная нервная система (ЦНС), окруженная специализированными барьерами, долгое время считалась иммунопривилегированным органом. Однако в последние годы многочисленные научные данные опровергли эту концепцию, продемонстрировав, что ЦНС скорее является активно регулируемым объектом иммунного надзора и что между ЦНС и иммунной системой на всех этапах жизни происходит непрерывный процесс коммуникации (обзор см. в Borst et al., 2021; Brioschi & Colonna, 2019; Norris & Kipnis, 2019; Schwartz et al., 2013). Микроглия, основные иммунные клетки ткани головного мозга, играют главную роль в этих процессах. Когда-то микроглия классифицировалась устаревшими терминами "покоящаяся в противовес активированной" или "M1 против M2", теперь признано, что она существует в нескольких динамических и многомерных состояниях, характеризующихся различными транскрипционными, эпигенетическими, трансляционными и метаболическими сигнатурами, которые постоянно меняются в зависимости от адаптации микроглии к местным сигналам. Каждое из этих состояний обусловливает различные функции микроглии (Paolicelli et al., 2022). Среди нескольких состояний микроглии, описанных в последние годы, стоит выделить disease-associated microglia (DAMs), микроглиальный нейродегенеративный фенотип (MGnD), активированную ответную микроглию (ARMs) и микроглию, реагирующую на интерферон (IRMs), микроглию, воспаленную при рассеянном склерозе (MIMS), микроглию, ассоциированную с глиомой (GAMs) (Paolicelli et al, 2022).

Триггерный рецептор, экспрессируемый на миелоидных клетках 2 (TREM2), является членом суперсемейства иммуноглобулинов TREM (Colonna, 2023; Klesney-Tait et al., 2006). Белок состоит из одного иммуноглобулиноподобного N-концевого эктодомена, одного трансмембранного домена и короткого С-концевого внутриклеточного хвоста. Для внутриклеточной передачи сигнала TREM2 требуется ассоциация с ко-рецептором DAP12, который имеет очень короткий внеклеточный домен, лишенный способности связывать лиганд, и внутриклеточный домен, содержащий мотив активации на основе тирозина иммунорецептора (ITAM), который опосредует внутриклеточную передачу сигнала. Связывание лиганда с TREM2 приводит к фосфорилированию остатков тирозина в ITAM-мотиве DAP12, после чего происходит рекрутирование киназы Syk по ITAM-мотиву и последующая передача сигнала (Colonna & Wang, 2016).

В мозге TREM2 присутствует только в микроглии, где он экспрессируется с момента развития (Chertoff et al., 2013; Thrash et al., 2009). В ходе физиологического старения было обнаружено, что ген trem2 снижается в мозге мыши (Hickman et al., 2013), в то время как в мозге человека, в частности в substantia nigra, medulla и thalamus, было зарегистрировано возрастное увеличение его экспрессии (Forabosco et al., 2013). Интересно, что недавно было продемонстрировано существование сенесцентной микроглии, экспрессирующей высокий уровень TREM2 (Rachmian et al., 2024).

TREM2 - ключевой белок миелоидных клеток. Он способствует пролиферации и выживанию микроглии (Zheng et al., 2017), регулирует их фагоцитарную активность (Kim et al., 2017; Takahashi et al., 2005), модулирует подвижность микроглии (Jairaman et al., 2022; Mazaheri et al., 2017) и контролирует метаболизм микроглии, включая биосинтетические пути и уровень АТФ (Ulland et al., 2017), метаболизм холестерина (Nugent et al., 2020) и поглощение глюкозы в головном мозге (Kleinberger et al., 2017; Xiang et al., 2021). Таким образом, ген trem2 имеет большое значение для функций микроглии и врожденной иммунной сигнализации (обзор см. в Deczkowska et al., 2020; Ulland & Colonna, 2018).

В последние годы trem2 привлекает большое внимание как регулятор активации микроглии в больном мозге. Инактивирующие мутации trem2 были обнаружены у пациентов с ранним началом деменции, названной болезнью Насу-Хакола - очень редкой формой аутосомно-рецессивного наследственного заболевания, характеризующегося пресенильной деменцией в ассоциации с костными кистами (Klьnemann et al., 2005). Далее, редкий генетический вариант trem2 был связан с повышенным риском развития болезни Альцгеймера (AD) (Guerreiro et al., 2013; Jonsson et al., 2013). Также было показано, что дефицит trem2 изменяет микроглиальную функцию в мышиных моделях AD (Dhandapani et al., 2022; Hou et al., 2022; Jay et al., 2017; Karanfilian et al., 2020; Song et al., 2018), болезни Паркинсона (Guo et al., 2019; Huang et al., 2023) и рассеянного склероза (Cignarella et al., 2020; Xie et al., 2022). В качестве подтверждения ключевой роли комплекса Trem2/DAP12 в развитии неврологических заболеваний было показано, что интерактор TREM2 DAP12 является центральным регулятором микроглиальной активности при поздней стадии AD (Zhang et al., 2013) и других неврологических заболеваниях (Konishi & Kiyama, 2018). Последовательно было установлено, что уровни транскрипта и белка TREM2 повышены в мозге при болезни Альцгеймера в зависимости от региона (Krasemann et al., 2017; Lue et al., 2015; Perez et al., 2017; Winfree et al., 2023). Также растворимый TREM2, который образуется в результате расщепления эктодомена белка (Piccio et al., 2008) и увеличивается при старении (Henjum et al., 2016), коррелирует с биомаркерами патологии tau и нейродегенерации (обзор см. Filipello et al., 2022). Кроме того, было показано, что миссенс-мутации TREM2, ассоциированные с фронтотемпоральной деменцией, снижают созревание TREM2 и ухудшают фагоцитарную активность TREM2-экспрессирующих клеток.

Хотя молекулярные процессы, связывающие дисфункции TREM2 с нейродегенерацией и, в частности, с AD, до сих пор полностью не определены, было предложено несколько механизмов. Среди них - снижение регуляции способности микроглии к фагоцитозу Аβ и дисрегуляция провоспалительного ответа (Hickman & El Khoury, 2014), TREM2-опосредованный контроль микроглиального старения (Colonna & Wang, 2016) и участие генов в контроле функциональных программ фагоцитоза с помощью микроглии и воспалительных макрофагов, присутствующих в мозге во время нейродегенеративных процессов (DAM; Keren-Shaul et al., 2017; Krasemann et al., 2017; Silvin et al., 2022). В частности, в мышиной модели AD была выявлена двухэтапная активация микроглиальных клеток во время прогрессирования заболевания, причем trem2 необходим для перехода от первого ко второму этапу (Deczkowska et al., 2018; Keren-Shaul et al., 2017).

Хотя многие исследования посвящены ключевой роли микроглиального trem2 в нейродегенеративных заболеваниях, примечательно, что trem2 экспрессируется в микроглии уже на самых ранних стадиях развития. Анализ распределения белка TREM2 в мозге мышей, начиная с постнатального дня P1-P14, выявил высокую экспрессию белка на ранних стадиях, а затем его снижение в зависимости от региона развития (Chertoff et al., 2013; Thrash et al., 2009). DAP12 был обнаружен почти во всех TREM2-экспрессирующих клетках, что позволяет предположить, что рецептор экспрессируется и функционирует с ранних стадий развития мозга (Chertoff et al., 2013). В соответствии с его экспрессией в последние годы накопилось несколько данных, свидетельствующих о первостепенной роли микроглиального trem2 на ранних этапах развития мозга. Поразительно, что дисфункции trem2 на этих ранних стадиях развития могут лежать в основе нарушений функций мозга, возникающих в процессе старения и/или при возрастных патологических состояниях (рис. 1).



FIGURE 1 Возможное участие TREM2 в перекрестном общении микроглии с различными типами клеток во время развития. В процессы, опосредованные микроглией, описанные в этом мультфильме, вовлечены несколько путей. Однако эта схема подчеркивает возможный вклад только TREM2. 1: Контроль нейрогенеза (основная панель). Хотя известно, что микроглия регулирует развитие нейрогенеза во многих пролиферирующих областях мозга, вопрос о том, участвует ли TREM2 непосредственно в этом процессе, пока не решен. 2: Ликвидация синапса. TREM2, распознавая фосфатидилсерин, в основном находящийся в пресинаптических окончаниях, опосредует элиминацию сверхнормативных синапсов во время раннего постнатального развития (Filipello et al., 2018). Этот механизм дополняет дополнительные процессы поглощения синапса с участием компонентов комплемента и GPR56 (подробнее см. текст). 3: Метаболизм нейронов. TREM2 необходим для контроля биоэнергетического состояния и поддержания правильной работы митохондрий в развивающихся пирамидальных нейронах (Tagliatti et al., 2024). 4: Гомеостаз миелина. TREM2 опосредует клиренс обломков миелина (Cantoni et al., 2015; Cignarella et al., 2020). Дегенерированный миелин поглощается микроглией через открытый PS (Djannatian et al., 2023), что открывает возможность того, что среди различных процессов элиминации миелина, опосредованных микроглией (Santos & Fields, 2021), взаимодействие TREM2-PS также может играть определенную роль. Другие липиды, помимо PS, также могут распознаваться TREM2. TREM2 также позволяет микроглии адаптироваться к избытку холестерина, образуя липидные капли и способствуя ремиелинизации (Gouna et al., 2021). Схема выполнена с помощью программы BioRender.

Начало нейрогенеза и миграции нейронов следует за ранней колонизацией развивающегося мозга микроглией (Ginhoux & Prinz, 2015). Такое временное совпадение позволило предположить, что микроглия может быть вовлечена в контроль вышеуказанных процессов. Действительно, существует ряд доказательств того, что микроглия регулирует развивающийся нейрогенез во многих пролиферирующих областях мозга (Cunningham et al., 2013; Sato, 2015; Walton et al., 2006). Кроме того, посредством фагоцитоза и высвобождения растворимых факторов микроглиальные клетки влияют на миграцию и дифференцировку эмбриональных клеток-предшественников нейронов (NPCs) в сторону фенотипа нейронов (Aarum et al., 2003; Sato, 2015; Sierra et al., 2010; Walton et al., 2006).

Вопрос о том, участвует ли TREM2 непосредственно в вышеуказанных процессах, пока четко не определен, хотя некоторые разрозненные данные свидетельствуют о том, что это может быть на самом деле так. Микроглиальный trem2 сильно повышается нейральными стволовыми клетками (Wu et al., 2014). Кроме того, на миграцию определенного подмножества интернейронов влияет микроглиальный DAP12 (Squarzoni et al., 2014). Кроме того, в то время как микроглия накапливается в месте будущего расположения мозолистого тела у эмбриональных мышей, мутации DAP12 с потерей функции приводят к дефасцикуляции мозолистого тела (Pont-Lezica et al., 2014; обзор см. в Konishi & Kiyama, 2020). В соответствии с этими данными было показано, что мутация с потерей функции DAP12 приводит к снижению регуляции генов, участвующих в формировании нейритов (Pont-Lezica et al., 2014). Хотя TREM2 не является единственным партнером DAP12, эти данные открывают возможность того, что комплекс TREM2/DAP12 участвует в эмбриональном нейрогенезе и миграции нейронов, что, однако, нуждается в формальном подтверждении. Интересно, что анализ РНК Seq одиночных клеток, проведенный в гиппокампе ранних постнатальных мышей (P1), генетически лишенных trem2, продемонстрировал дерегуляцию генов нейронов, вовлеченных в направление рост а аксонов, а также в сигнальные процессы, опосредованные reelin - белком, регулирующим процессы миграции и позиционирования нейронов, и ephrin - контролирующим миграцию аксонов к месту назначения (Tagliatti et al., 2024).

После того как нейроны занимают свои позиции в коре и обретают свою идентичность, они начинают формировать мозговые цепи. Формообразование и формирование цепей происходит во всем развивающемся мозге посредством образования синапсов и слегка запоздалой элиминации избыточных, сверхнормативных контактов, образовавшихся в ходе развития. В последние годы микроглия стала играть важную роль в этих процессах. При контакте с дендритами соматосенсорной коры микроглия инициирует формирование филоподий во время созревания дендритных отростков, которое происходит в течение первых двух постнатальных недель (Miyamoto et al., 2016). Кроме того, микроглия у ювенильных мышей продуцирует нейротрофический фактор мозга (BDNF), синаптогенную молекулу, зависящую от обучения, которая контролирует структурную пластичность, зависящую от обучения (Parkhurst et al., 2013). Примечательно, что экспрессия BDNF запускается избыточной экспрессией TREM2 (Fan et al., 2019; Yan et al., 2022), что позволяет предположить, что TREM2 может быть косвенно вовлечен в микроглия-зависимый процесс синаптогенеза.

Микроглия взаимодействует с синапсами во время раннего постнатального развития, вызывая структурные изменения (Tremblay et al., 2010) В последние годы была четко установлена концепция, согласно которой микроглия играет ключевую роль в устранении (обрезке) сверхнормативных синапсов. Это происходит через несколько механизмов. Белки каскада комплемента, C1q и C3, помечают синапсы, нуждающиеся в удалении, что позволяет распознать их микроглиальным рецептором комплемента 3 (CR3) (Schafer et al., 2012; Stevens et al., 2007) В гиппокампе происходит комплемент-независимая микроглиальная синаптическая элиминация (Paolicelli et al, 2011; Weinhard et al., 2018) в коре головного мозга (Gunner et al., 2019), где микроглиальный рецептор CX3CR1 необходим для обрезки синапсов после распознавания нейрональным трансмембранным гликопротеином CX3CL1/fractalkine.

В последние годы было продемонстрировано, что TREM2 играет ключевую роль в процессе синаптической обрезки (Filipello et al., 2018). Действительно, в отсутствие trem2 микроглия не может устранить синапсы гиппокампа как in vivo, так и in vitro. Это приводит к увеличению плотности синапсов, особенно на ранних стадиях развития мозга, но не во взрослом состоянии (Filipello et al., 2018). TREM2 связывает несколько липидных молекул, среди которых фосфатидилсерин (PS) (Wang et al., 2015), и, соответственно, было показано, что синаптические структуры, на которые нацелен микроглиальный TREM2, мечены экстернализированными PS. В ходе нормального развития PS локально воздействует на синапсы и действует как сигнал "съешь меня", позволяя микроглии распознавать и удалять их (Scott-Hewitt et al., 2020) Последовательно, интернализация липосом микроглией WT зависела от концентрации PS, тогда как микроглия, лишенная trem2, такой зависимости не проявляла.

Примечательно, что, как и в случае с компонентами комплемента, воздействие PS происходило преимущественно на пресинаптических участках как в гиппокампе, так и в дорсальном латеральном geniculate ядре. Более того, уровень экстернализированного PS был максимальным в период обрезки, характерный для каждой из этих двух областей мозга, это указывает на то, что воздействие локального синаптического PS происходит в нескольких областях мозга и регулируется развитием (Scott-Hewitt et al., 2020).

Важнейшим вопросом является идентификация механизмов нейронов, которые запускают локальное воздействие PS на определенные синаптические входы во время развития. Среди возможных механизмов - CDC50A, шаперон фосфолипидных флиппаз, локализованный в синапсах и регулируемый активностью нейронов, который регулирует фокальное воздействие фосфатидилсерина в синапсах (Li et al., 2021). Интересно, что TREM2 - не единственный рецептор, связывающийся с экстернализированным PS: было обнаружено, что сплайсинг-изоформа рецептора адгезии GPR56 напрямую связан с PS и воздействует на опосредованное микроглией обрезание синапсов во время развития (Li et al., 2020). Таким образом, вероятно, что GPR56, TREM2 и C1q сотрудничают в процессе развития синапсов, чтобы обеспечить дублирующие сигналы и минимизировать потенциальные ошибки при устранении синапсов (Peet et al., 2020). Примечательно, что PS-TREM2-опосредованный процесс элиминации синапсов, описанный как происходящий во время развития, может быть реактивирован во взрослом состоянии, при патологических состояниях. Действительно, при воздействии олигомеров Aβ корешки становятся гиперактивными, экстернализируют PS и, как следствие, становятся мишенью для микроглии для поглощения через TREM2, что способствует снижению чрезмерной активности нейронов (Rueda-Carrasco et al., 2023).

Несмотря на отсутствие элиминации сверхнормативных синапсов во время развития, взрослые мыши с дефицитом trem2 демонстрируют сниженную плотность шипиков по сравнению с WT (Filipello et al., 2018), это позволяет предположить, что измененное уточнение синапсов может привести к дефекту синаптического роста и стабилизации синапсов на более поздних стадиях развития (Filipello et al., 2018). Jay et al. (2019) также обнаружили сниженное количество синапсов в коре и гиппокампе у мышей с дефицитом trem2. Однако в их случае дефект синапсов был заметен уже у 1-месячных мышей и в значительной степени нормализовался позднее во взрослом возрасте. Причины такого временного расхождения остаются неясными, хотя, возможно, здесь замешаны различия в штамме мышей trem2. В частности, в линии мышей, использованной Jay и коллегами, наблюдалось увеличение другого гена в локусе trem - treml1. Это заставляет с осторожностью подходить к интерпретации функциональных исследований с использованием этой конкретной линии (Kang et al., 2018). Интересно, что авторы предполагают, что уменьшение числа синапсов у trem2-/- мышей может быть связано не напрямую с изменениями во взаимодействии между микроглией и синапсами (Jay et al., 2019). Скорее, они предполагают, что trem2 необходим микроглии для ограничения захвата синапсов астроцитами, которые также обладают фагоцитарным механизмом (Konishi et al., 2020) устранения синапсов во время развития (Chung et al., 2015) Функциональное взаимодействие между астроцитами и микроглией в устранении синапсов во время развития - тема, заслуживающая дальнейшего изучения.

Снижение плотности синапсов гиппокампа у взрослых мышей с дефицитом trem2 было недавно подтверждено Tagliatti et al. (2024), которые продемонстрировали обеднение синапсов именно в области CA1, где белок высоко экспрессируется (Tagliatti et al., 2024). Регионально-специфическое снижение синаптических белков также наблюдалось Jadhav et al. (2020) у 6-месячных мышей с дефицитом trem2, причем явные изменения происходили в синапсах гиппокампа. Авторы обнаружили, что, в отличие от мышей WT, экспрессия синаптических маркеров не увеличивалась у мышей с дефицитом trem2 с P20 до 6-месячного возраста, что привело к снижению уровня синаптических белков у взрослых мышей. Авторы также сообщают, что пресинаптические белки, такие как синаптофизин и синапсин, были снижены в коре и гиппокампе, тогда как постсинаптические белки, PSD95 и Homer1, были снижены только в гиппокампе. Эти дефекты сопровождались снижением величины LTP по сравнению с WT и были общими с патологической мутацией TREM2 Y38C/Y38C (Jadhav et al., 2020). Авторы предполагают, что снижение количества синаптических белков у trem2-/- мышей в 6 месяцев может быть обусловлено сочетанием изменений в развитии синапсов и потерей синаптических элементов у взрослых мышей. Недавняя демонстрация изменения метаболических функций в нейронах при недостатке микроглиального trem2 (Tagliatti et al., 2024) может быть основой для изменения состава синапсов у взрослых trem2-дефицитных мышей (см. раздел 1.3).

Ключевая роль TREM2 в гомеостазе синапсов подтверждается также данными о том, что мутация TREM2 Y38C приводит к потере синаптических белков в гиппокампе и снижению синаптической пластичности (Jadhav et al., 2020). Также было показано, что вариант TREM2-R47H, повышающий риск развития болезни Альцгеймера, увеличивает плотность синапсов в коре, но не в гиппокампе (Das et al., 2023), а микроглия, полученная из iPSC, несущая мутацию TREM2-R47H, при пересадке в мозг мыши способствует потере синапсов и повышению уровня компонентов каскада комплемента, что указывает на неправильное обрезание синапсов (Penney et al., 2024).

Наша группа недавно обнаружила, что при недостатке микроглиального trem2 пирамидальные нейроны гиппокампа P1 подвергаются глубокой транскрипционной перестройке. Такая перестройка не только влияет на пути аксонального направления (см. выше), но и разрушает биоэнергетику нейронов. Действительно, в отсутствие trem2 гены, принадлежащие к митохондриальным путям, изменяются, что свидетельствует об ингибировании синтеза АТФ - в частности, в пирамидальных нейронах CA1 и в незрелых нейронах CA. Анализ скорости потребления кислорода с помощью платформы анализатора внеклеточных потоков Seahorse подтверждает, что в гиппокампе P1, лишенном trem2, в целом снижена кинетика митохондриального дыхания, причем значительно снижены базальное, максимальное и АТФ-зависимое дыхание. Селективное нарушение цепи окислительного фосфорилирования сопровождается структурными изменениями митохондрий (Tagliatti et al., 2024).

Энергетическое нарушение, вызванное в нейронах отсутствием микроглиального trem2, может иметь важные последствия. Нейроны действительно обладают ограниченной метаболической гибкостью, в основном полагаясь на окислительное фосфорилирование и гликолиз, что в значительной степени несовместимо с идентичностью и выживанием нейронов, дифференцировкой нейрональных клеток и стабильностью их судьбы (Traxler et al., 2021) и способствует нарушениям нейрального развития (Kotchetkov et al., 2023). Соответственно, авторы обнаружили, что отсутствие trem2 вызывает задержку в траектории развития пирамидальных нейронов CA1 (Tagliatti et al., 2024). Примечательно, что энергетические нарушения, возникающие на ранних этапах развития, достаточны для нарушения предстоящего метаболизма нейронов и организации митохондрий, что сохраняется на более поздних этапах развития и сохраняется в нейронах даже после их выделения из контекста головного мозга.

В этом же исследовании авторы показали, что нейроны гиппокампа СА1 от мышей с trem2-/- демонстрируют синаптическое обеднение на уровне P90, причем это явление происходит именно в области СА1, но не СА3 у мышей с trem2-/-. Эти новые данные открывают возможность того, что не только дефектная элиминация синапсов в мозге trem2-дефицитных мышей в период синаптической обрезки, которая может привести к дефектной стабилизации синапсов во взрослом состоянии, но и метаболические нарушения в нейронах СА1 trem2-/- мышей могут способствовать снижению плотности синапсов, наблюдаемому у взрослых trem2-дефицитных мышей (Filipello et al., 2018; Jay et al., 2019; Tagliatti et al., 2024). Снижение окислительного фосфорилирования в нейронах может фактически представлять собой тупик для правильного созревания нейронов и синапсов и, возможно, даже для развития мозговых цепей (см. ниже). Механизмы, лежащие в основе избирательности вышеупомянутых эффектов для области гиппокампа CA1, пока до конца не выяснены. Однако поражает наблюдение, что область СА1 содержит значительно большее количество микроглии, которая экспрессирует более высокие уровни TREM2 (Tagliatti et al., 2024) Таким образом, для правильной дифференцировки и функционирования СА1, по-видимому, требуется значительная передача сигналов TREM2.

В настоящее время неизвестно, сохраняется ли опосредованный микроглией контроль биоэнергетики нейронов во время развития у взрослых и пожилых мышей. Предыдущие данные FDG-PET показали снижение поглощения FDG в мозге взрослых мышей, лишенных TREM2 (G&oul;tzl et al., 2019). Интересно, что стареющие нейроны переключают свой метаболизм с окислительного фосфорилирования на гликолиз. Поэтому можно предположить, что изменения уровня TREM2, происходящие в процессе старения (Forabosco et al., 2013; Hickman et al., 2013; Rachmian et al., 2024) или при патологических состояниях - включая наличие гемизиготных миссенс-вариантов trem2 (обзор в Ulrich et al., 2017) - могут способствовать метаболическим нарушениям в клетках нейронов. Возможность того, что ранний дефект trem2 может иметь долгосрочные последствия, ослабляя надлежащее функционирование области CA1, которая является одной из ранних мишеней при болезни Альцгеймера (Kerchner et al., 2010; Montero-Crespo et al., 2021; Scheff et al., 2007), является захватывающей возможностью, которую следует принять во внимание.

Является ли опосредованный trem2 микроглиальный контроль метаболизма нейронов результатом действия растворимых факторов, выделяемых микроглией, или зависит от специфических контактов микроглии с нейроном, еще предстоит выяснить. Однако следует отметить недавнее сообщение о том, что микроглия может контролировать развитие нейронов через соматические пуринергические соединения (Cserйp et al., 2022). Авторы, которые ранее обнаружили существование во взрослом мозге пуринергических соединений между микроглией и нейронами, позволяющих контролировать состояние нейронов (Cserep et al., 2020), выяснили, что эти специализированные контакты также присутствуют на эмбриональных и ранних постнатальных стадиях. Сфокусировавшись на эмбриональной субвентрикулярной зоне и раннем постнатальном неокортексе мышей, авторы обнаружили, что микроглиальные процессы устанавливают соматические контакты с дублкортин-положительными постмитотическими незрелыми нейронами (Cserйp et al., 2022). Примечательно, что со стороны нейронов эти контакты обогащены митохондриями, а со стороны микроглии определяются пуринергическими P2Y12-рецепторами. Авторы показывают, что отсутствие микроглиальной P2Y12R-сигнализации вызывает аберрантное распределение незрелых дублкортин-положительных нейронов в коре головного мозга, что приводит к нестабильной цитоархитектуре во взрослом возрасте, которая происходит через неправильный контроль пролиферации нейронов (Cserep et al., 2022). Авторы предполагают, что "через эти контакты микроглия может легко отслеживать состояние и функции нейронов, как это продемонстрировано во взрослом мозге, что позволяет микроглии динамически влиять на функции нейронов и решения о судьбе клеток через надежную двунаправленную коммуникацию и помогать интеграции нейронов, зависящей от активности" (Cserep et al., 2022). Будет интересно исследовать возможность того, что для правильного формирования этих контактов необходим TREM2 и что в его отсутствие дезорганизация соединения приводит к дефекту коммуникации и изменению метаболизма нейронов. В частности, сообщалось о связи между TREM2 и рецепторами P2Y12, причем рецепторы P2Y12 и их сигнализация были изменены в микроглии мыши с нокаутом TREM2 (Tagliatti et al., 2024; Xie et al., 2022) и микроглии человека с нокаутом TREM2 (iPSC-микроглия) (Jairaman et al., 2022).

Микроглия активно регулирует олигодендрогенез и миелинизацию развивающегося белого вещества (обзор см. в Santos & Fields, 2021). Ключевую роль в миелинизации играет комплекс TREM2/DAP12. TREM2 - это липидный рецептор, распознающий, помимо фосфатидилсерина, различные фосфолипиды, в том числе и те, которые в изобилии содержатся в миелине. Кроме того, TREM2 активируется фосфолипидами миелина и регулирует хранение и переработку липидов миелина, а также содержание и биогенез липидных капель (Filipello et al., 2023; Gouna et al., 2021; Nugent et al., 2020; Wang et al., 2015). Интересно, что миелин претерпевает обширные ультраструктурные изменения во время раннего постнатального развития, при этом профили дегенерации миелина захватываются и фагоцитируются микроглией через открытый фосфатидилсерин как один из сигналов "съешь меня". (Djannatian et al., 2023).

В соответствии с тем, что комплекс TREM2/DAP12 играет роль в процессах миелинизации, у Dap12-/- мышей значительно уменьшается количество миелина (Kaifu et al., 2003), возможно, из-за дефектных взаимодействий между микроглией и олигодендроцитами (Chen et al., 2023). Аналогично, у пожилых мышей с trem2-/- в мозолистом теле содержится меньше микроглии, которая также имеет аномальную морфологию. Кроме того, в cuprizone модели дегенерации олигодендроцитов и демиелинизации популяция олигодендроцитов, ассоциированных с демиелинизацией, оказывается зависимой от микроглиального TREM2 (Hou et al., 2023). В той же cuprizone модели микроглия, лишенная trem2, демонстрирует дефект клиренса обломков миелина, что сопровождается редукцией олигодендроцитов и стойкой демиелинизацией (Cantoni et al., 2015; Poliani et al., 2015).

Эти данные согласуются с наблюдением, что миелин-ассоциированные липиды запускают TREM2-сигнализацию и что в отсутствие рецептора микроглия не способна воспринимать компоненты, раскрывающиеся при повреждении миелина (Poliani et al., 2015). Совсем недавно было высказано предположение, что в отсутствие trem2 микроглия не может адаптироваться к избытку холестерина, образующего липидные капли, которые обычно образуются при демиелинизирующем повреждении (Gouna et al., 2021). Авторы обнаружили, что снижение ER-стресса путем лечения 4-фенилмасляной кислотой trem2-дефицитных мышей восстанавливает биогенез липидных капель и позволяет произойти ремиелинизации (Gouna et al., 2021). В качестве еще одного подтверждения роли trem2 в миелинизации группа Piccio показала, что потенцирование функции TREM2 с помощью агонистического антитела TREM2 способствует клиренсу обломков миелина в cuprizone модели демиелинизации ЦНС, способствуя усилению поглощения и деградации миелина микроглией (Cignarella et al., 2020). Что особенно важно, активация TREM2 увеличивает плотность предшественников олигодендроцитов в областях демиелинизации (Cignarella et al., 2020).

Эти наблюдения подкрепляются результатами исследования, направленного на изучение различий в экспрессии генов в микропрепарированной коре головного мозга мышей trem2-/- и WT в возрасте 6 месяцев, в ходе которого были обнаружены значительные изменения в транскриптах олигодендроцитов и миелина (Jadhav et al., 2020). Среди сниженных генов олигодендроцитов/миелина, MBP (основной белок миелина), MOBP (основной белок олигодендроцитов, ассоциированный с миелином) и фактор транскрипции олигодендроцитов 2 (Olig2) были снижены у мышей с trem2-/-. Кроме того, у мышей с дефицитом trem2 снижен уровень ILK-сигнализации, которая участвует в развитии олигодендроцитов (Hussain & Macklin, 2017). Соответственно, одноядерный анализ РНК-секвенирования мозга пациентов с DAP12-дефицитом Насу-Хакола выявил сигнатуру микроглии, коррелирующую с нарушением миелинизации в олигодендроцитах (Zhou et al., 2023). Эти данные однозначно свидетельствуют о том, что комплекс TREM2/DAP12 играет ключевую роль в физиологии белого вещества.

Учитывая первичное участие белка в процессе формирования синапсов и устранения лишних контактов, а также в контроле метаболизма нейронов и миелинизации, неудивительно, что дефекты trem2 влияют на формирование цепей и связность. Используя resting-state fMRI (rs-fMRI) анализ P90 мышей trem2-/-, Filipello, Morini и коллеги продемонстрировали общий фенотип недостаточной связности у мышей trem2-/- по сравнению с их сородичами WT. В частности, в соответствии с дефектом роста синапсов в области СА1 у взрослых мышей с trem2-/- корой (Filipello et al., 2018; Tagliatti et al., 2024) у мутантных мышей была выявлена единая симметричная сеть с пониженной связностью, причем наиболее сильные различия в связности были обнаружены между retrosplenial корой, subiculum, гиппокампом (особенно областями СА1 и DG) и cingulate корой (Filipello et al., 2018).

Параллельно с измененной связностью у взрослых мышей trem2-/- наблюдаются дефекты в различных поведенческих задачах, напоминающих расстройство аутистического спектра (РАС), включая снижение общительности, чрезмерный уход за собой, дефекты в закапывании мрамора и ювенильных играх, которые происходят в отсутствие соответствующих когнитивных нарушений (Filipello et al, 2018) Интересно, что в более позднем исследовании (Zerbi et al., 2021), посвященно картированию общемозговых связей у нескольких мутантов мышей с ASD, был выявлен целый ряд изменений связей, классифицируемых в четыре подтипа, характеризующихся дискретными признаками сетевых дисфункций. Авторы показали, что среди четырех выявленных кластеров кластер с наиболее сильными within-cohort связями образован мышами с дефицитом trem2 и мышами с дефицитом гена fragile X mental retardation syndrome 1 locus (Fmr1), которые группировались вместе в среднем 74 % времени (Zerbi et al., 2021).

Кроме того, в отсутствие trem2 срезы гиппокампа P18 демонстрируют, особенно в области CA1, значительное увеличение спонтанной активности нейронов, выявляемое с помощью электрофизиологии с использованием многоэлектродных массивов (MEAs) в виде более высокой средней скорости стрельбы и повышенной синхронности (Tagliatti et al., 2024). Возможность того, что нормальный уровень TREM2 необходим для эффективного подавления повышенной возбудимости сети, вызванной токсическими или генетическими нарушениями, уже была предложена группой Maucke (Das et al., 2023) и подтверждена Rueda-Carrasco и коллегами на нейронах, подвергшихся воздействию фрагментов бета-амилоида (Rueda-Carrasco et al., 2023). Было предложено, что повышенная возбудимость является результатом дефектной элиминации синапсов в отсутствие trem2.

Эти данные укрепляют концепцию о том, что отсутствие trem2, как возможный результат дефектных процессов развития, приводит к изменению связности и чрезмерной возбудимости цепей, что, в свою очередь, негативно влияет на поведение мыши.

TREM2 - это микроглиальный рецептор, который существенно модулирует состояние и функцию микроглии. Однако, особенно в связи с тем, что ген trem2 был связан с AD, роль TREM2 в основном изучалась в период старения и в контексте нейродегенерации. В последние годы была четко установлена роль TREM2 в развитии мозга: белок играет ключевую роль в процессах элиминации лишних синапсов, формирования миелина и, возможно, миграции нейронов и нейрогенеза.

Разумеется, дефекты в перечисленных процессах, вызванные потерей функции гена trem2, могут негативно сказаться на траекториях развития мозга во взрослом возрасте и даже во время старения. Недавняя демонстрация того, что TREM2 во время развития действует как основной регулятор метаболизма пирамидальных нейронов гиппокампа в области CA1 - области, которая особенно восприимчива к AD, - наводит на мысль о том, что нарушения работы генов во время развития могут стать зачатком для последующих функциональных нарушений. В этой связи можно предположить, что метаболически ослабленная область CA1 может представлять собой более чувствительную мишень для различных типов повреждений, возникающих позднее в течение жизни. Необходимы будущие эксперименты, чтобы доказать, что это действительно так.

В этой связи интересно также изучить возможность возникновения аномалий развития у гетерозиготных носителей рискового варианта TREM2 или гомозиготных носителей мутации TREM2 KO, что дополнит уже существующие доказательства того, что эти мутанты влияют на гомеостаз синапсов. Кроме того, остается открытым вопрос о том, может ли растворимый TREM2, который высоко изучен при патологических состояниях, также вносить вклад в процессы развития. Наблюдение, что уровень sTREM2 значительно ниже в CSF носителей вариантов TREM2, связанных с болезнью Nasu-Hakola (Piccio et al., 2016), редкой генетической прогрессирующей деменцией с молодым началом, которая проявляется в подростковом или молодом возрасте (Bianchin et al., 2004), может соответствовать этой возможности.