A good brain needs a good vacuum cleaner.

The triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) is a microglial innate immune receptor associated with a lethal form of early, progressive dementia, Nasu-Hakola disease, and with an increased risk of Alzheimer’s disease. Microglial defects in phagocytosis of toxic aggregates or apoptotic membranes were proposed to be at the origin of the pathological processes in the presence of Trem2 inactivating mutations. Here, we show that TREM2 is essential for microglia-mediated synaptic refinement during the early stages of brain development. The absence of Trem2 resulted in impaired synapse elimination, accompanied by enhanced excitatory neurotransmission and reduced long-range functional connectivity. Trem2−/− mice displayed repetitive behavior and altered sociability. TREM2 protein levels were also negatively correlated with the severity of symptoms in humans affected by autism. These data unveil the role of TREM2 in neuronal circuit sculpting and provide the evidence for the receptor’s involvement in neurodevelopmental diseases.

Cardiac tissue macrophages (cTMs) are a previously uncharacterised cell type that we have identified and characterise here as an abundant GFP+ population within the adult Cx3cr1GFP/+ knock-in mouse heart. They comprise the predominant myeloid cell population in the myocardium, and are found throughout myocardial interstitial spaces interacting directly with capillary endothelial cells and cardiomyocytes. Flow cytometry-based immunophenotyping shows that cTMs exhibit canonical macrophage markers. Gene expression analysis shows that cTMs (CD45+CD11b+GFP+) are distinct from mononuclear CD45+CD11b+GFP+ cells sorted from the spleen and brain of adult Cx3cr1GFP/+ mice. Gene expression profiling reveals that cTMs closely resemble alternatively-activated anti-inflammatory M2 macrophages, expressing a number of M2 markers, including Mrc1, CD163, and Lyve-1. While cTMs perform normal tissue macrophage homeostatic functions, they also exhibit a distinct phenotype, involving secretion of salutary factors (including IGF-1) and immune modulation. In summary, the characterisation of cTMs at the cellular and molecular level defines a potentially important role for these cells in cardiac homeostasis.

Microglia coordinate various functions in the central nervous system ranging from removing synaptic connections, to maintaining brain homeostasis by monitoring neuronal function, and clearing protein aggregates across the lifespan. Here we investigated whether increased microglial phagocytic activity that clears amyloid can also cause pathological synapse loss. We identified TDP-43, a DNA-RNA binding protein encoded by the Tardbp gene, as a strong regulator of microglial phagocytosis. Mice lacking TDP-43 in microglia exhibit reduced amyloid load in a model of Alzheimer's disease (AD) but at the same time display drastic synapse loss, even in the absence of amyloid. Clinical examination from TDP-43 pathology cases reveal a considerably reduced prevalence of AD and decreased amyloid pathology compared to age-matched healthy controls, confirming our experimental results. Overall, our data suggest that dysfunctional microglia might play a causative role in the pathogenesis of neurodegenerative disorders, critically modulating the early stages of cognitive decline.

Abstract Different cell isolation techniques exist for transcriptomic and proteotype profiling of brain cells. Here, we provide a systematic investigation of the influence of different cell isolation protocols on transcriptional and proteotype profiles in mouse brain tissue by taking into account single-cell transcriptomics of brain cells, proteotypes of microglia and astrocytes, and flow cytometric analysis of microglia. We show that standard enzymatic digestion of brain tissue at 37°C induces profound and consistent alterations in the transcriptome and proteotype of neuronal and glial cells, as compared to an optimized mechanical dissociation protocol at 4°C. These findings emphasize the risk of introducing technical biases and biological artefacts when implementing enzymatic digestion-based isolation methods for brain cell analyses.

Abstract Transient bioelectronics has grown fast, opening possibilities never thought before. In medicine, transient implantable devices are interesting because they could eliminate the risks related to surgical retrieval and reduce the chronic foreign body reaction. However, despite recent progress in this area, the short functional lifetime of devices due to short-lived transient metals, which is typically a few days or weeks, still limits the potential of transient medical devices. We report that a switch from transient metals to an entirely polymer-based approach allows for a slower degradation process and a longer lifetime of the transient probe, thus opening new possibilities for transient medical devices. As a proof-of-concept, we fabricated all-polymeric transient neural probes that can monitor brain activity in mice for a few months rather than a few days or weeks. Also, we extensively evaluated the foreign body reaction around the implant during the probe’s degradation. This kind of devices might pave the way for several applications in neuroprosthetics.

Summary Extra-cellular accumulation of Amyloid-β (Aβ) plaques is causatively associated with Alzheimer’s disease (AD). However, mechanisms that mediate the pre-pathological state of amyloid plaque formation remain elusive. Here, using paired RNAi and kinase inhibitor screens, we discovered that AKT-mediated insulin/nutrient signaling suppresses lysosomal clearance of Aβ and promotes amyloid formation. This mechanism is cell-autonomous and functions in multiple systems, including iPSC-derived human neurons and in vivo. Nutrient signaling regulates amyloid formation via distinct lysosomal functional mechanisms, while enhanced amino acid signaling promotes amyloid formation by transcriptionally suppressing lysosome biogenesis, and high intracellular cholesterol levels suppress lysosomal clearance of amyloid by increasing the number of non-functional lysosomes. The nutrient signaling pathway, present in both neurons and microglia, regulates lysosomal clearance of amyloid and microglia mediated synapse loss, both in vitro and in vivo. Clinically, older hyperlipidemic patients showed less synapse loss through microglia and performed better in cognitive tests. Thus, our results reveal a bi-partite cellular quality control system regulated by the insulinnutrient signaling that in neurons regulates Aβ peptide clearance and in microglia regulates synaptic loss, both processes causally associated with AD. Our results also caution against reducing amyloid through such processes as this might also result in synapse loss.

Abstract Microglia interact with neurons to facilitate synapse plasticity; however, signal transducers between microglia and neuron remain unknown. Here, using in vitro organotypic hippocampal slice cultures and transient MCAO in genetically-engineered mice in vivo , we report that at 24 h post-ischemia microglia release BDNF to downregulate glutamatergic and GABAergic synapses within the peri-infarct area. Analysis of the CA1 hippocampal formation in vitro shows that proBDNF and mBDNF downregulate glutamatergic dendritic spines and gephyrin scaffold stability through p75 NTR and TrkB receptors respectively. Post-MCAO, we report that in the peri- infarct area and in the corresponding contralateral hemisphere similar neuroplasticity occur through microglia activation and gephyrin phosphorylation at Ser268, Ser270 in vivo . Targeted deletion of the Bdnf gene in microglia or Gphn S268A/S270A (phospho-null) point-mutations protect against ischemic brain damage, neuroinflamation and synapse downregulation normally seen post-MCAO. Collectively, we report that gephyrin phosphorylation and microglia derived BDNF faciliate synapse plasticity after transient ischemia.