摘要：本研究針對(duì)阿爾茨海默病（AD）中突觸功能障礙的機(jī)制及生物標(biāo)志物開發(fā)問題。
阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）作為一種常見的神經(jīng)退行性疾病，在全球范圍內(nèi)影響著數(shù)百萬人的認(rèn)知功能和生活質(zhì)量。其典型病理特征包括大腦中淀粉樣蛋白β（Aβ）斑塊的沉積和tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)。然而，越來越多的證據(jù)表明，突觸的損傷和丟失才是導(dǎo)致認(rèn)知障礙的早期關(guān)鍵事件。突觸作為神經(jīng)元之間傳遞信息的重要結(jié)構(gòu)，其功能障礙直接影響了記憶和思維的正常運(yùn)作。目前，針對(duì)突觸的生物標(biāo)志物研究仍處于發(fā)展階段，缺乏能夠在活體中準(zhǔn)確反映突觸數(shù)量與功能的可靠指標(biāo)，這限制了對(duì)AD進(jìn)展機(jī)制的深入理解以及有效治療策略的開發(fā)。
圖1 阿爾茨海默病細(xì)胞外囊泡及腦組織中突觸囊泡蛋白2A的減少：與Aβ、tau蛋白、突觸蛋白及APOE ε4的相關(guān)性
阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）作為一種常見的神經(jīng)退行性疾病，在全球范圍內(nèi)影響著數(shù)百萬人的認(rèn)知功能和生活質(zhì)量。其典型病理特征包括大腦中淀粉樣蛋白β（Aβ）斑塊的沉積和tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)。然而，越來越多的證據(jù)表明，突觸的損傷和丟失才是導(dǎo)致認(rèn)知障礙的早期關(guān)鍵事件。突觸作為神經(jīng)元之間傳遞信息的重要結(jié)構(gòu)，其功能障礙直接影響了記憶和思維的正常運(yùn)作。目前，針對(duì)突觸的生物標(biāo)志物研究仍處于發(fā)展階段，缺乏能夠在活體中準(zhǔn)確反映突觸數(shù)量與功能的可靠指標(biāo)，這限制了對(duì)AD進(jìn)展機(jī)制的深入理解以及有效治療策略的開發(fā)。
在這一背景下，突觸囊泡蛋白2A（SV2A）作為一種廣泛分布于突觸前終端的蛋白，近年來受到關(guān)注。它不僅參與調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，還可能成為反映突觸密度的潛在生物標(biāo)志物。一些利用正電子發(fā)射斷層掃描（PET）技術(shù)的研究已初步顯示，AD患者腦內(nèi)SV2A結(jié)合率下降，但其與Aβ、tau病理以及遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素如APOEε4之間的具體關(guān)系尚不明確。此外，腦源性胞外囊泡（BDEVs）作為攜帶腦特異性蛋白的微小囊泡，為探索AD病理提供了新的液體活檢途徑。
為此，本研究通過整合蛋白質(zhì)組學(xué)分析與組織免疫染色技術(shù)，旨在系統(tǒng)揭示SV2A在AD中的表達(dá)模式及其與疾病核心病理的關(guān)聯(lián)。研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)來自多個(gè)腦庫的105例死后腦樣本（包括57例AD患者和48例非癡呆對(duì)照組）進(jìn)行質(zhì)譜分析與免疫組化實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)考察了SV2A及其他突觸蛋白在BDEVs和不同腦區(qū)的分布情況，并進(jìn)一步分析了它們與Aβ負(fù)荷、tau蛋白磷酸化水平以及APOEε4攜帶狀態(tài)之間的相關(guān)性。
在方法上，研究運(yùn)用了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：首先，從 prefrontal cortex 組織中分離腦源性胞外囊泡（BDEVs），并采用基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（LC-MS/MS）對(duì)其蛋白組成進(jìn)行定量分析；其次，利用免疫組織化學(xué)（IHC）和免疫熒光（IF）技術(shù)對(duì)海馬、內(nèi)嗅皮層、額葉和顳葉等腦區(qū)進(jìn)行SV2A、突觸素（SYP）、Aβ（4G8抗體）及磷酸化tau（AT8抗體）的染色與定量；此外，通過加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA）構(gòu)建蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，以識(shí)別SV2A在突觸功能模塊中的核心作用；統(tǒng)計(jì)方面則采用了曼-惠特尼U檢驗(yàn)、方差分析及相關(guān)性分析等方法。
研究結(jié)果部分主要包括以下幾方面：
一、BDEVs中SV2A表達(dá)降低且在AD中與突觸蛋白網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)
通過蛋白質(zhì)組學(xué)分析，研究發(fā)現(xiàn)AD患者BDEVs中SV2A水平顯著降低，且其減少程度與Braak分期呈正相關(guān)。進(jìn)一步通過WGCNA分析識(shí)別出八個(gè)功能模塊，其中M3（“突觸囊泡”）模塊在AD早期即發(fā)生顯著改變，且SV2A位于該模塊的核心樞紐位置，與SNAP25、突觸結(jié)合蛋白（SYT1）等突觸蛋白表達(dá)高度相關(guān)。這些結(jié)果提示SV2A不僅是突觸損傷的關(guān)鍵指標(biāo)，還可能與突觸囊泡形成與融合的分子機(jī)制密切相關(guān)。
二、腦組織中SV2A的區(qū)域特異性減少及與APOEε4的關(guān)聯(lián)
免疫組化結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，AD患者海馬各分區(qū)（齒狀回、CA1、CA2/3、下托）及內(nèi)嗅皮層中的SV2A蛋白水平均顯著降低，而在額葉和顳葉皮層中未觀察到明顯變化。此外，APOEε4攜帶者的SV2A損失更為嚴(yán)重，表明遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素可能加劇突觸損傷。SYP雖然與SV2A表達(dá)呈正相關(guān)，但其在AD中的變化幅度較小，說明SV2A對(duì)病理狀態(tài)的敏感性更高。
三、SV2A與Aβ和tau病理呈負(fù)相關(guān)
相關(guān)性分析顯示，SV2A水平與Aβ斑塊負(fù)荷（4G8染色）及磷酸化tau（AT8染色）在不同腦區(qū)中均呈負(fù)相關(guān)，其中與tau的相關(guān)性尤為顯著。雙重免疫熒光實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示，在核心型Aβ斑塊、成熟tau纏結(jié)及神經(jīng)炎性斑塊周圍，SV2A的信號(hào)明顯減少，表明SV2A的丟失與AD關(guān)鍵病理變化有直接的空間關(guān)聯(lián)。
四、SV2A作為突觸功能障礙的核心生物標(biāo)志物
綜合以上結(jié)果，SV2A不僅與多種突觸前蛋白（如SNAP25、complexin-2、GAP43等）的表達(dá)高度一致，還與神經(jīng)炎癥標(biāo)志物（如GFAP）呈負(fù)相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了SV2A在AD進(jìn)展中作為突觸完整性核心指標(biāo)的應(yīng)用潛力。
圖2 AD與NC腦源性細(xì)胞外囊泡的蛋白質(zhì)組學(xué)分析
在討論部分，作者強(qiáng)調(diào)本研究首次在死后腦組織及BDEVs中同時(shí)證實(shí)了SV2A的減少及其與Aβ、tau和APOEε4的關(guān)聯(lián)，為理解AD突觸功能障礙的機(jī)制提供了多層次證據(jù)。SV2A的下降可能源于tau病理的突觸間傳播以及神經(jīng)炎癥引起的突觸清除，而APOEε4則可能通過調(diào)控突觸吞噬作用加劇這一過程。這些發(fā)現(xiàn)不僅為SV2A PET成像及液體活檢（如血液或腦脊液SV2A檢測(cè)）提供了組織學(xué)驗(yàn)證，也提示SV2A可作為AD診斷及療效評(píng)估的潛在生物標(biāo)志物。
研究的局限性包括樣本來源的異質(zhì)性、性別分布的不均衡以及缺乏與認(rèn)知評(píng)分的直接關(guān)聯(lián)。此外，BDEVs蛋白質(zhì)組學(xué)部分的樣本量較小，可能影響部分結(jié)果的普適性。未來研究可通過擴(kuò)大樣本量、結(jié)合縱向設(shè)計(jì)及多中心驗(yàn)證，進(jìn)一步確認(rèn)SV2A在AD早期診斷與分層治療中的應(yīng)用價(jià)值。
該論文發(fā)表于《Translational Neurodegeneration》，通過綜合運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)、免疫染色及生物信息學(xué)方法，深化了對(duì)AD突觸病理的理解，為開發(fā)針對(duì)突觸保護(hù)的治療策略提供了重要依據(jù)。
參考資料
[1] Reduced synaptic vesicle protein 2A in extracellular vesicles and brains of Alzheimer’s disease: associations with Aβ, tau, synaptic proteins and APOE ε4
摘要：本研究針對(duì)阿爾茨海默病（AD）中突觸功能障礙的機(jī)制及生物標(biāo)志物開發(fā)問題。
阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）作為一種常見的神經(jīng)退行性疾病，在全球范圍內(nèi)影響著數(shù)百萬人的認(rèn)知功能和生活質(zhì)量。其典型病理特征包括大腦中淀粉樣蛋白β（Aβ）斑塊的沉積和tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)。然而，越來越多的證據(jù)表明，突觸的損傷和丟失才是導(dǎo)致認(rèn)知障礙的早期關(guān)鍵事件。突觸作為神經(jīng)元之間傳遞信息的重要結(jié)構(gòu)，其功能障礙直接影響了記憶和思維的正常運(yùn)作。目前，針對(duì)突觸的生物標(biāo)志物研究仍處于發(fā)展階段，缺乏能夠在活體中準(zhǔn)確反映突觸數(shù)量與功能的可靠指標(biāo)，這限制了對(duì)AD進(jìn)展機(jī)制的深入理解以及有效治療策略的開發(fā)。
圖1 阿爾茨海默病細(xì)胞外囊泡及腦組織中突觸囊泡蛋白2A的減少：與Aβ、tau蛋白、突觸蛋白及APOE ε4的相關(guān)性
阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）作為一種常見的神經(jīng)退行性疾病，在全球范圍內(nèi)影響著數(shù)百萬人的認(rèn)知功能和生活質(zhì)量。其典型病理特征包括大腦中淀粉樣蛋白β（Aβ）斑塊的沉積和tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)。然而，越來越多的證據(jù)表明，突觸的損傷和丟失才是導(dǎo)致認(rèn)知障礙的早期關(guān)鍵事件。突觸作為神經(jīng)元之間傳遞信息的重要結(jié)構(gòu)，其功能障礙直接影響了記憶和思維的正常運(yùn)作。目前，針對(duì)突觸的生物標(biāo)志物研究仍處于發(fā)展階段，缺乏能夠在活體中準(zhǔn)確反映突觸數(shù)量與功能的可靠指標(biāo)，這限制了對(duì)AD進(jìn)展機(jī)制的深入理解以及有效治療策略的開發(fā)。
在這一背景下，突觸囊泡蛋白2A（SV2A）作為一種廣泛分布于突觸前終端的蛋白，近年來受到關(guān)注。它不僅參與調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，還可能成為反映突觸密度的潛在生物標(biāo)志物。一些利用正電子發(fā)射斷層掃描（PET）技術(shù)的研究已初步顯示，AD患者腦內(nèi)SV2A結(jié)合率下降，但其與Aβ、tau病理以及遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素如APOEε4之間的具體關(guān)系尚不明確。此外，腦源性胞外囊泡（BDEVs）作為攜帶腦特異性蛋白的微小囊泡，為探索AD病理提供了新的液體活檢途徑。
為此，本研究通過整合蛋白質(zhì)組學(xué)分析與組織免疫染色技術(shù)，旨在系統(tǒng)揭示SV2A在AD中的表達(dá)模式及其與疾病核心病理的關(guān)聯(lián)。研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)來自多個(gè)腦庫的105例死后腦樣本（包括57例AD患者和48例非癡呆對(duì)照組）進(jìn)行質(zhì)譜分析與免疫組化實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)考察了SV2A及其他突觸蛋白在BDEVs和不同腦區(qū)的分布情況，并進(jìn)一步分析了它們與Aβ負(fù)荷、tau蛋白磷酸化水平以及APOEε4攜帶狀態(tài)之間的相關(guān)性。
在方法上，研究運(yùn)用了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：首先，從 prefrontal cortex 組織中分離腦源性胞外囊泡（BDEVs），并采用基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（LC-MS/MS）對(duì)其蛋白組成進(jìn)行定量分析；其次，利用免疫組織化學(xué)（IHC）和免疫熒光（IF）技術(shù)對(duì)海馬、內(nèi)嗅皮層、額葉和顳葉等腦區(qū)進(jìn)行SV2A、突觸素（SYP）、Aβ（4G8抗體）及磷酸化tau（AT8抗體）的染色與定量；此外，通過加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA）構(gòu)建蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，以識(shí)別SV2A在突觸功能模塊中的核心作用；統(tǒng)計(jì)方面則采用了曼-惠特尼U檢驗(yàn)、方差分析及相關(guān)性分析等方法。
研究結(jié)果部分主要包括以下幾方面：
一、BDEVs中SV2A表達(dá)降低且在AD中與突觸蛋白網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)
通過蛋白質(zhì)組學(xué)分析，研究發(fā)現(xiàn)AD患者BDEVs中SV2A水平顯著降低，且其減少程度與Braak分期呈正相關(guān)。進(jìn)一步通過WGCNA分析識(shí)別出八個(gè)功能模塊，其中M3（“突觸囊泡”）模塊在AD早期即發(fā)生顯著改變，且SV2A位于該模塊的核心樞紐位置，與SNAP25、突觸結(jié)合蛋白（SYT1）等突觸蛋白表達(dá)高度相關(guān)。這些結(jié)果提示SV2A不僅是突觸損傷的關(guān)鍵指標(biāo)，還可能與突觸囊泡形成與融合的分子機(jī)制密切相關(guān)。
二、腦組織中SV2A的區(qū)域特異性減少及與APOEε4的關(guān)聯(lián)
免疫組化結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，AD患者海馬各分區(qū)（齒狀回、CA1、CA2/3、下托）及內(nèi)嗅皮層中的SV2A蛋白水平均顯著降低，而在額葉和顳葉皮層中未觀察到明顯變化。此外，APOEε4攜帶者的SV2A損失更為嚴(yán)重，表明遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素可能加劇突觸損傷。SYP雖然與SV2A表達(dá)呈正相關(guān)，但其在AD中的變化幅度較小，說明SV2A對(duì)病理狀態(tài)的敏感性更高。
三、SV2A與Aβ和tau病理呈負(fù)相關(guān)
相關(guān)性分析顯示，SV2A水平與Aβ斑塊負(fù)荷（4G8染色）及磷酸化tau（AT8染色）在不同腦區(qū)中均呈負(fù)相關(guān)，其中與tau的相關(guān)性尤為顯著。雙重免疫熒光實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示，在核心型Aβ斑塊、成熟tau纏結(jié)及神經(jīng)炎性斑塊周圍，SV2A的信號(hào)明顯減少，表明SV2A的丟失與AD關(guān)鍵病理變化有直接的空間關(guān)聯(lián)。
四、SV2A作為突觸功能障礙的核心生物標(biāo)志物
綜合以上結(jié)果，SV2A不僅與多種突觸前蛋白（如SNAP25、complexin-2、GAP43等）的表達(dá)高度一致，還與神經(jīng)炎癥標(biāo)志物（如GFAP）呈負(fù)相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了SV2A在AD進(jìn)展中作為突觸完整性核心指標(biāo)的應(yīng)用潛力。
圖2 AD與NC腦源性細(xì)胞外囊泡的蛋白質(zhì)組學(xué)分析
在討論部分，作者強(qiáng)調(diào)本研究首次在死后腦組織及BDEVs中同時(shí)證實(shí)了SV2A的減少及其與Aβ、tau和APOEε4的關(guān)聯(lián)，為理解AD突觸功能障礙的機(jī)制提供了多層次證據(jù)。SV2A的下降可能源于tau病理的突觸間傳播以及神經(jīng)炎癥引起的突觸清除，而APOEε4則可能通過調(diào)控突觸吞噬作用加劇這一過程。這些發(fā)現(xiàn)不僅為SV2A PET成像及液體活檢（如血液或腦脊液SV2A檢測(cè)）提供了組織學(xué)驗(yàn)證，也提示SV2A可作為AD診斷及療效評(píng)估的潛在生物標(biāo)志物。
研究的局限性包括樣本來源的異質(zhì)性、性別分布的不均衡以及缺乏與認(rèn)知評(píng)分的直接關(guān)聯(lián)。此外，BDEVs蛋白質(zhì)組學(xué)部分的樣本量較小，可能影響部分結(jié)果的普適性。未來研究可通過擴(kuò)大樣本量、結(jié)合縱向設(shè)計(jì)及多中心驗(yàn)證，進(jìn)一步確認(rèn)SV2A在AD早期診斷與分層治療中的應(yīng)用價(jià)值。
該論文發(fā)表于《Translational Neurodegeneration》，通過綜合運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)、免疫染色及生物信息學(xué)方法，深化了對(duì)AD突觸病理的理解，為開發(fā)針對(duì)突觸保護(hù)的治療策略提供了重要依據(jù)。
參考資料
[1] Reduced synaptic vesicle protein 2A in extracellular vesicles and brains of Alzheimer’s disease: associations with Aβ, tau, synaptic proteins and APOE ε4
