主要突触丧失在阿尔茨海默病早期阶段就明确存在于多个大脑区域5, 6。一个主流模型提出，淀粉样β（Aβ） oligomers诱导反应微胶质细胞状态并激活补体依赖的吞噬程序，导致过度突触消除1, 2, 3, 4。之前，我们揭示星形胶质细胞在正常成年海马中对兴奋性和抑制性突触的持续消除起重要作用7。成年海马突触的这种星形胶质细胞消除在很大程度上依赖于海马活动，并在维持电路稳态和记忆功能方面发挥关键作用7。由于关于阿尔茨海默病中突触丧失机制的研究主要集中在微胶质细胞和兴奋性突触上，我们最初试图确定星形胶质细胞在阿尔茨海默病进展中对兴奋性和抑制性突触消除的贡献。在这里，我们发现由AD兴奋性神经元的基因表达和功能变化引发的胶质突触消除改变。通过单核RNA测序（snRNA-seq）、基因集富集分析（GSEA）、加权基因相关网络分析（WGCNA）和候选基因方法，我们确定了一个单独的负责通路，即在兴奋性神经元中异位表达的ERBB4酪氨酸激酶受体，作为一个关键的促进疾病的因素，协调阿尔茨海默病病理生理的广泛方面。在5×FAD小鼠模型的兴奋性神经元中基于CRISPR的Erbb4敲除显著正常化了兴奋性神经元的过度活动、抑制性神经元的低活动、异常突触消除、反应性胶质增生甚至Aβ积累，导致认知功能的显著恢复。相反，在野生型（WT）兴奋性神经元中限制ERBB4的过表达则通过下游mTOR信号通路再现了主要的阿尔茨海默病样表型，而不需要Aβ斑块。人类阿尔茨海默病组织和转录组学分析进一步将兴奋性神经元ERBB4与淀粉样物质和tau病理及认知衰退联系起来。这些发现支持了一个模型，其中早期的兴奋性神经元功能障碍，由于异常的Erbb4表达介导，导致不适应性胶质反应和突触失衡，从而促进认知衰退和神经退行性变。对阿尔茨海默病胶质细胞的突触消除进行对抗，我们使用ExPre和InhiPre报告器监测胶质细胞的突触吞噬，其中酸敏感的eGFP在酸性噬体内变性并失去荧光，而耐酸的mCherry保持荧光，从而区分完整的和被吞噬的前突触7, 8（扩展数据图1a）。ExPre在海马CA3兴奋性投射中表达，并在海马CA1的辐射层（SR）进行分析，那里Schaffer侧支突触占主导地位。InhiPre在CA1抑制性神经元中表达，分析在富含生长抑素（SST）阳性抑制性突触的分子腔层（SLM）中9。将报告器交付给WT和APP/PS1小鼠后，我们从三个月到十八个月定量了星形胶质细胞和微胶质细胞的吞噬，以比较衰老和阿尔茨海默病相关变化（扩展数据图1b–e）。在APP/PS1进展过程中，兴奋性前突触由星形胶质细胞和微胶质细胞消除逐渐增加，而抑制性前突触的消除则减少（扩展数据图1b–e）。星形胶质细胞的变化在六个月时即显现，并先于可比较的微胶质细胞变化。在进展更快的5×FAD模型中，三个月出现了类似的对抗模式，但在两个月时尚无此情况，与海马Aβ斑块的出现相吻合（图1a–d及扩展数据图1f–i）。在突触类型、年龄和小鼠模型中，星形胶质细胞吞噬的突触数量超过微胶质细胞（扩展数据图1j,k），提示它们是突触扰动的主要早期反应者。未检测到吞噬过程中的性别依赖差异（扩展数据图2a–d）。图1：阿尔茨海默病胶质细胞对兴奋性和抑制性突触的差异消除。a, c, 在3个月大（3M）的WT和5×FAD小鼠CA1中，来自ExPre（a，绿色）和InhiPre（c，绿色）的mCherry-only斑点的代表性共聚焦z-堆栈图像，以及星形胶质细胞（S100β）和微胶质细胞（IBA1）（红色）。白色虚线表示胶质细胞的轮廓。右侧，中间面板蓝色虚线框的放大三维重建，突出显示了胶质细胞（紫红色）内的被吞噬的mCherry-only斑点（绿色）。比例尺，10μm。b，d，星形胶质细胞（左）和微胶质细胞（右）吞噬的兴奋性（b）和抑制性（d）前突触的量化。n = 6（WT）和5（5xFAD）（b）；n = 5（WT）和5（5xFAD）（d）。a.u.，任意单位。e，f，4个月大WT和5×FAD小鼠CA1中的兴奋性（e；前突触：vGLUT1，红色；后突触：PSD95，绿色）和抑制性（f；前突触：vGAT，红色；后突触：gephyrin，绿色）突触的代表性共聚焦单平面图像。比例尺……