炎症是机体应对损伤、感染等有害刺激的一种复杂生物反应，对于维护机体健康至关重要[1]。正常生理条件下，炎症能够清除病原体和修复受损组织，是机体抵御外界威胁和自我修复的重要手段[2]。神经炎症是指中枢神经系统对感染、创伤或疾病等刺激产生的炎症反应。正常生理条件下，中枢神经系统中的免疫细胞处于相对静止状态，主要负责维持组织稳态、支持神经元功能以及参与免疫监视，有助于中枢神经系统发挥正常功能；当发生中枢神经系统损伤，感染或毒素刺激，某些自身免疫性疾病发生，蛋白错误折叠与聚集，如阿尔茨海默病的β-淀粉样蛋白
(amyloid β-protein，Aβ)斑块和tau蛋白缠结等病理原因，导致神经炎症的发生，造成神经元的损伤与凋亡、患者认知功能障碍、促进神经退行性疾病的发生发展，随着疾病的进展，还可能影响机体情绪调节过程。因此，更好地了解脑内炎症稳态地调控过程有助于为相关神经系统疾病治疗提供新思路。
高尔基体相关、含γ-衔接蛋白耳的ADP核糖基化因子结合蛋白3 (Golgi-localized, gamma adaptin ear-containing, ARF-binding protein 3, GGA3)是一种参与细胞内运输和蛋白质分选的蛋白质，主要在高尔基体与溶酶体之间的膜蛋白运输过程中发挥关键作用[3]。GGA3参与溶酶体酶前体的分选过程，保证相关酶能够在正确的细胞器内发挥其消化功能。研究发现，GGA3能够参与调控一种与阿尔茨海默病相关的酶β-分泌酶1(Beta-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1, BACE1)的细胞内转运与降解过程[4, 5]，BACE1是生成Aβ的关键酶[6]，Aβ的异常积累被认为是导致阿尔茨海默病患病的一个重要原因[7]，提示其在阿尔茨海默病病理及其他神经退行性疾病病理过程中的潜在意义。本项目动物实验显示，LPS显著引起小鼠皮层、纹状体及海马脑区GGA3的表达水平降低（图1A-C），且敲减GGA3显著降低LPS引起的皮层、纹状体及海马脑区白细胞介素-1β (Interleukin-1 beta, IL-1β)的表达水平（图2A-C），提示GGA3调控脑内免疫稳态。上述结果提示GGA3调控脑内免疫稳态，因此，深入探究GGA3对脑内炎症调控的具体分子机制，对于炎症相关疾病的发病机制研究及治疗具有十分重要的意义。
小胶质细胞在中枢神经系统中发挥着核心作用，与神经炎症的发生和发展密切相关，其不仅作为大脑的重要免疫防线，迅速响应病原体入侵和组织损伤，还通过多种机制维持神经元正常功能[8, 9]。小胶质细胞能够通过吞噬作用清除凋亡的神经元、突触碎片以及其他有害物质，减少局部炎症反应，促进受损区域的修复与再生，还具有修剪突触，动态感知周围微环境的变化等功能，维持中枢神经系统正常功能。小胶质细胞作为中枢神经系统最主要的免疫细胞，其在激活状态下能够分泌白细胞介素-1β，肿瘤坏死因子α，白细胞介素6，干扰素γ等多种促炎因子。其中IL-1β能够参与早期炎症反应、影响免疫细胞功能以及参与多种神经退行性疾病发生发展的病理过程[10]，对维持神经免疫平衡至关重要，在中枢神经系统中扮演着关键的促炎因子角色。研究发现，长期或过度的IL-1β产生会导致慢性炎症，加剧神经元损伤并促进疾病进展[11]。然而小胶质细胞中IL-1β产生的具体调控机制尚不明确。因此，研究小胶质细胞中IL-1β调控的具体分子机制对于开发新的抗炎治疗方法具有重要意义。
IL-1β最初以无活性的前体形式（pro-IL-1β）存在，pro-IL-1β 需要通过NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3, NLRP3）炎症小体的激活来切割成IL-1β活性形式[12]，通过特定机制被分泌出细胞发挥正常作用。研究发现，
NLRP3炎症小体途径是参与调控IL-1β产生的重要信号通路，在IL-1β的成熟和释放过程中扮演了极其重要的角色。炎症小体是一种多蛋白复合物，主要包括NLRP3、含CARD结构的凋亡相关斑点样蛋白(Apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD, ASC)和半胱天冬酶-1(Caspase-1)[13]。NLRP3炎症小体的激活通常需要两个信号, 通常由 Toll 样受体或细胞因子受体触发启动信号,上调 NLRP3 和 pro-IL-1β 的表达; 多种刺激包括腺嘌呤核苷三磷酸、尿酸晶体、病原体成分等物质触发激活信号导致
NLRP3 的寡聚化和炎症小体的组装[14]。在激活信号的作用下ASC发挥作用，激活Caspase-1，促使pro-IL-1β转化为有活性的IL-1β[13, 15]， 导致促炎细胞因子的成熟与释放[16]。本项目动物实验发现，GGA3敲除显著降低小鼠脑内IL-1β的产生（图2A-C）；细胞实验发现，LPS显著降低小胶质细胞中GGA3的表达水平（图3A-B），同时GGA3敲减显著降低小胶质细胞中IL-1β的产生（图5A-B），进一步的机制探索发现，GGA3敲减显著降低小胶质细胞中NLRP3 及Caspase-1的表达水平（图6A-B）。上述数据提示GGA3通过NLRP3-Caspase1调控小胶质细胞IL-1β的产生。
综合目前的研究报道及前期实验基础，我们提出以下假说：GGA3通过NLRP3- Caspase-1信号通路调节小胶质细胞IL-1β的产生，进而调控脑内免疫稳态。本项目拟以GGA3敲除小鼠及原代小胶质细胞为模型，利用RNA测序、分子生物学及细胞生物学等方法揭示GGA3调控小胶质细胞产生IL-1β的分子机制，进一步完善炎症相关疾病的发病机理，为炎症相关疾病的发病机制和治疗提供新的理论依据。
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