继2023年两篇文章之后，FAD^4T小鼠模型在2024年开年首月又一篇文章发表！2024年1月16日，上海交通大学医学院附属第六人民医院实验中心邬一军课题组在Neuroendocrinology（IF = 5.135）期刊上在线发表了题为“Alteration of thyroid hormones in mouse models of Alzheimer's disease and aging”的论文。该研究使用了来自集萃药康自主产权阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）小鼠模型FAD^4T（C57BL/6JGpt-Tg (Thy-APP/Thy-PSEN1) 5/Gpt，T053302）作为AD认知障碍小鼠模型，深入探讨了阿尔茨海默症（AD）和衰老过程中甲状腺激素（THs）的变化，为我们理解这些神经退行性疾病的发病机制提供了新的见解^[1]。

随着年龄的增长，人体各种器官和组织功能逐渐衰退，AD作为一种神经退行性疾病，以认知功能的逐渐下降为主要行为特征。流行病学研究表明，甲状腺功能减退和甲状腺功能亢进与痴呆风险相关，其中甲状腺功能减退被认为可使AD的风险增加两倍^[2,3]。然而目前，甲状腺功能减退与衰老和AD之间的关系仍研究不足。基于此，研究人员利用动物模型进行了实验，通过甲状腺功能测试和RNA测序分析等技术，深入研究了AD和衰老小鼠甲状腺中THs的变化。研究发现，AD和衰老小鼠的甲状腺中THs的水平发生了显著变化，在AD小鼠的甲状腺中，T细胞浸润和细胞增殖相关基因的表达显著上调，而在衰老小鼠的甲状腺中，能量代谢相关基因的表达则明显下调。进一步的分析表明，这些基因变化与免疫细胞激活和白细胞迁移等免疫反应过程密切相关。

作者首先对年轻和年老的临床患者术前甲状腺功能进行了综合分析，结果显示老年男性fT4（游离甲状腺素）和fT3（游离三碘甲状腺素）水平明显降低，在老年女性中则没有显著差异(图1a)。推测这些激素可能随着年龄的增长而减少，这种现象在老年男性中更为常见。为了减少外界条件的干扰，作者采用自然衰老和FAD^4T小鼠模型进行后续实验。对甲状腺进行解剖后发现，衰老小鼠甲状腺的外观与年轻甲状腺相比，除了体积略大外，没有显著差异，而FAD^4T与同龄的WT小鼠甲状腺的差异也不明显。自然衰老小鼠和2月龄FAD^4T小鼠均显示T4（甲状腺素）水平显著降低(图1b-c)。然而，只有8月龄的FAD^4T雌性小鼠TSH（促甲状腺激素）下降(图1d)。

图1.衰老与FAD^4T小鼠模型中甲状腺功能变化

为了探索THs在AD和衰老小鼠中改变的潜在机制，作者分别从2月龄和8月龄的FAD^4T和WT对照小鼠甲状腺中生成了三个重复文库。此外还生成了幼年WT和18月龄自然衰老小鼠甲状腺的RNA-seq数据集(图2a)，并根据年龄和性别将样本分为5组(图2a)，分析了2月龄FAD^4T雄性和雌性小鼠甲状腺中的差异表达基因(DEGs)。结果表明，雄性和雌性FAD^4T小鼠甲状腺中的基因表达模式均表现出T细胞浸润特征的显著上调。FAD^4T小鼠甲状腺中上调的基因包括细胞毒性T细胞标记Cd8a和T辅助(Th)细胞标记Cd4(图2b)，功能主要涉及淋巴细胞分化、T细胞分化和单核细胞分化；下调基因在肌肉细胞分化过程中富集，影响肌肉组织发育。KEGG通路富集分析上调基因也提示淋巴细胞活化和代谢的下降，如α-氨基酸代谢过程和羧酸生物合成过程(图2d)。

图2.2月龄FAD^4T小鼠甲状腺基因表达分析

作者又进一步检查了类似的基因表达变化是否发生在8月龄的FAD^4T小鼠甲状腺中。在这个阶段，可以在小鼠脑中观察到星形胶质细胞的激活。火山图显示雌性和雄性小鼠的基因表达上调变化较弱(图3a)。然而，仍然可以在基因计数较低的情况下识别出淋巴细胞分化、T细胞分化和单核细胞分化的基因本体(GO)，这表明淋巴细胞浸润程度降低(图3b, d)。值得注意的是，大量下调基因在肌肉系统过程中富集。下调基因富集的KEGG通路包括钙信号通路和cGMP - PKG信号通路(图3c, e)。然而，在8月龄FAD^4T和WT衰老小鼠甲状腺之间，很少发现重叠基因(重叠DEGs数目<10)。

图3.8月龄FAD^4T小鼠甲状腺基因表达分析

接下来，作者对三组小鼠的所有基因进行基因集富集分析(GSEA)，以验证DEGs中基因表达的变化。在2月龄组中，GSEA提示这些基因集主要参与TCR信号通路、趋化因子信号通路和原发性免疫缺陷(图4a)。在8月龄组中，氧化磷酸化、细胞紧密连接和核糖体功能被抑制(图4b)。衰老组表现出与2月龄和8月龄组相似的富集趋势(图4c)。因此，FAD^4T小鼠的基因表达可以反映炎症状态下的衰老和THs的减少。

图4.三组小鼠所有基因的GSEA

由于作者在FAD^4T小鼠中观察到T细胞浸润和细胞增殖事件，特别是在2月龄FAD^4T小鼠甲状腺中，而8月龄FAD^4T小鼠甲状腺淋巴细胞浸润程度下降。虽然UPR和代谢的变化更为突出，但在自然衰老的小鼠甲状腺中，参与炎症浸润的基因也出现了上调。因此，作者又验证了FAD^4T和自然衰老小鼠甲状腺中的基因表达模式，包括与T细胞浸润相关的Rasgrp1、CD3g、CD8a、Lat、Themis和Tcf7，以及与细胞增殖相关的Mki67、Rrm2、Pclaf和Top2a基因。结果显示，几个T细胞浸润和细胞增殖相关基因的表达在2月龄的FAD^4T小鼠甲状腺中上调(图5a, b)。有趣的是，在8月龄FAD^4T小鼠甲状腺中上调的基因数量减少(图5c, d)。这一结果似乎与转录组测序结果基本一致。Rasgrp1和CD3g在自然衰老小鼠甲状腺中表达上调，说明衰老组存在炎症浸润(图5e)。此外，在男性邻近非癌组织中，淋巴细胞特征基因的表达没有年龄相关的差异(图5f)。这可能是因为样本量太小，异质性太高造成的。

图5. FAD^4T小鼠、自然衰老小鼠和衰老人类甲状腺中基因表达模式的验证

总结来说，这项研究揭示了AD和衰老中甲状腺激素变化的新机制，为我们深入探究这些神经退行性疾病的病理生理过程提供了重要的参考。
集萃药康自主知识产权FAD^4T模型小鼠，拥有携带Swedish、Indiana突变的人源APP基因和携带M146L、L286V突变的人源PSEN1基因，可以很好的模拟临床AD患者的疾病表征，也能够满足相关药效需求。目前已有3篇相关文章发表，更多该模型相关文章在投稿或审核中，相信后续会有更多的高分文章与大家见面。除此模型之外，集萃药康还拥有FAD^3T、FAD^2T及以FAD^4T为基础构建的携带人源化靶点（如hTREM2等）的AD Plus小鼠模型已经上市。如需了解更多模型详情，欢迎联系您身边熟悉的销售同事或致电官方客服电话400-966-0890获取详细数据资料。

参考文献：

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.