Tau亚型在慢性创伤性脑病和阿尔茨海默病海马中的差异表达

Tau isoforms are differentially expressed across the hippocampus in chronic traumatic encephalopathy and Alzheimer's disease

作者信息Jonathan D Cherry, Camille D Esnault, Zachary H Baucom, Yorghos Tripodis, Bertrand R Huber, Victor E Alvarez, Thor D Stein, Dennis W Dickson, Ann C McKee
PMID33980303
发布时间2021-05-12
DOI10.1186/s40478-021-01189-4

实验完整度

基于91例死后人脑组织,结合免疫荧光、HALO AI定量、ROC曲线和回归分析,进行多亚区、多阶段比较,并验证与ghost tangle的相关性。

主要模型

慢性创伤性脑病(CTE)患者死后脑组织 阿尔茨海默病(AD)患者死后脑组织 海马亚区(CA4、CA2/3、CA1、下托)及颞叶皮质

重点核对

CTE与AD病例的诊断标准(McKee分期、Braak分期、CERAD评分) 3R和4R tau抗体的特异性和稀释度(RD3 1:6000,ET3 1:200) HALO AI算法的训练和验证(超过500个细胞,50000次迭代) 海马亚区划分标准(CA2/3合并,颞叶灰白质定义) ROC曲线分析中用于区分高CTE与严重AD的区域和tau亚型

摘要

慢性创伤性脑病(CTE)是一种进行性神经退行性疾病,其特征是过度磷酸化的tau蛋白,见于有反复头部撞击暴露史的个体。虽然CTE的神经病理学标志位于皮层,但海马tau已被证明是检查疾病严重程度的重要神经病理学特征。然而,海马在许多其他tau蛋白病中也受到严重影响,如阿尔茨海默病(AD)。CTE和AD如何差异性地影响海马尚不清楚。使用免疫荧光分析,对CTE和AD中3R和4R tau亚型及其在颞叶皮层的差异积累进行了详细的组织学表征。观察到CTE和AD均含有混合的3R和4R tau亚型,其中4R在轻度疾病中占主导,而随着病理严重程度增加,3R比例增加。CTE在海马亚区CA2和CA3中表现出高水平的tau,与CA1相比。与CTE中的CA1相比,下托中的tau水平也较低。相比之下,AD在CA1和下托中的tau水平高于CA2/3。AD和CTE之间tau负担的直接比较表明,CTE在CA4和CA2/3中具有更高的tau密度,而AD在下托中tau升高。淀粉样蛋白β病理对tau亚型水平没有贡献。最后,证明较高水平的3R tau与更严重的细胞外tau(ghost tangles)病理相关。这些发现表明,混合3R/4R tau蛋白病以4R为主开始,然后随着病理严重程度增加和ghost tangles发展而转变为3R为主。总的来说,这项工作表明,海马亚区中tau亚型的相对沉积有助于AD和CTE的鉴别诊断,并可能有助于提高体内诊断生物标志物的特异性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
CTE和AD如何差异性影响海马亚区中3R和4R tau亚型的沉积?
核心机制
混合3R/4R tau蛋白病在疾病进程中从4R为主转变为3R为主,3R tau与细胞外tau(ghost tangle)病理相关。
主要证据
免疫荧光定量显示CTE在CA2/3和CA4 tau密度较高,AD在CA1和下托较高;ROC曲线显示CA2/3和CA4的3R/4R tau可区分疾病;回归分析显示3R tau密度与ghost tangles相关。
研究意义
海马亚区tau亚型分布模式可能有助于AD和CTE的鉴别诊断,并为生物标志物和治疗靶点提供新思路。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

病例收集与分组

获取CTE和AD病例并分组以比较海马tau病理。

从三个脑库获取91例死后脑组织,CTE按McKee分期,AD按Braak分期,排除其他共病。

2

免疫荧光染色与定量

定量海马亚区及颞叶皮层中3R和4R tau阳性细胞密度。

用RD3和ET3抗体进行免疫荧光染色,使用Vectra Polaris扫描和HALO AI算法自动计数阳性细胞并计算密度。

3

统计分析

比较不同疾病组间tau密度和比例,评估亚区和亚型的鉴别能力。

使用双因素方差分析、单样本t检验、Wilcoxon秩和检验、ROC曲线和逻辑回归分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RD3 (3R Tau抗体)----
ET3 (4R Tau抗体)----
AT8 (PHF-Tau抗体)Pierce Endogen--
Vectra Polaris数字切片扫描仪Akoya Bioscience--
inForm软件Akoya Bioscience--
HALO软件Indica Laboratory--
SPSS软件IBM--
Prism软件Graphpad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
病例选择与分组
CTE病例需有反复头部撞击史,AD病例需无头部撞击史;排除LBD、FTLD、MND;CTE按McKee分期,AD按Braak分期
阅读提示:Methods的Subjects部分,Table 1
免疫荧光染色
抗体RD3、ET3、AT8的稀释度;抗体来源
阅读提示:Methods的Staining and analysis部分
图像定量
HALO AI算法训练细胞数(>500个)和迭代次数(>50000次);海马亚区划分标准
阅读提示:Methods的Staining and analysis部分
统计分析
统计方法:双因素方差分析、Bonferroni事后检验、单样本t检验、有序回归、ROC曲线、二元逻辑回归;FDR校正
阅读提示:Methods的Statistics部分
ghost tangle评估
Bielschowsky银染;判断标准:>50%海马神经元为ghost tangles
阅读提示:Methods的Staining and analysis部分