PART、中间型阿尔茨海默病和晚期阿尔茨海默病海马神经原纤维缠结的蛋白质组学比较

Proteomic comparison of hippocampal neurofibrillary tangles in PART, intermediate Alzheimer's disease and advanced Alzheimer's disease

作者信息Manon Thierry, Dominique Leitner, Kaleah Balcomb, Tomas Kavanagh, Lauren Tang, Evgeny Kanshin, Christopher William, Derek Oakley, Bradley Hyman, Beatrix Ueberheide, Eleanor Drummond, Thomas Wisniewski
PMID42542447
发布时间2026-08-01
DOI10.1007/s00401-026-03064-9

实验完整度

包含人体脑组织样本(3组17例)、免疫组化定量、激光显微切割结合label-free定量蛋白质组学、功能富集分析及组间统计比较等多层级验证。

主要模型

人体海马组织(PART、中间型AD、晚期AD三组死后脑) 神经原纤维缠结(AT8阳性神经元轮廓)

重点核对

病例分组:PART(A0, B1-2, C0),中间型AD(A1-2, B2-3, C1-2),晚期AD(A3, B3, C3) 样本量:每组n=5-6例,共17例 激光显微切割面积:每样本1.5 mm2 蛋白质组学差异阈值:FC≥1.5 且 p<0.05 质谱平台:Bruker timsTOF,DIA模式

摘要

阿尔茨海默病(AD)的特征是磷酸化Tau(pTau)在神经元内聚集成神经原纤维缠结,以及β-淀粉样蛋白(Aβ)在细胞外沉积。在无Aβ沉积的老年人脑中,常观察到仅限于海马结构的Tau病理,这被认为是“原发性年龄相关tau蛋白病”(PART)。这里,我们采用无偏蛋白质组学方法来确定伴随的Aβ病理如何改变神经原纤维缠结的蛋白质组。通过结合显色免疫组织化学与激光捕获显微切割,从17例死后脑的海马切片中分离Tau pSer202/pThr205“AT8”免疫阳性神经元轮廓,这些脑分为三组:PART(n=5;A0, B1-2, C0评分)、中间型AD(n=6;A1-2, B2-3, C1-2评分)和晚期AD(n=6;A3, B3, C3评分)。使用Bruker timsTOF上的数据非依赖采集(DIA)进行无标记定量液相色谱-质谱蛋白质组学分析。在所有组中,鉴定出63个保守核心蛋白在缠结中富集,主要与“RNA结合”和“mRNA代谢过程调控”相关,基于Gene Ontology数据库。也观察到组特异性特征:仅在PART病例的缠结中富集的33个蛋白主要与“结构分子活性”相关,而Aβ阳性病例显示“RNA结合”和“胞质翻译”通路的特异性富集——中间型AD病例呈现过渡性特征。我们的发现与PART具有独特的缠结蛋白质组学特征一致;然而,其蛋白质组学特征的大部分与AD连续体中的缠结相同。通过解决Aβ积累如何改变缠结蛋白质组,本研究为Tau病理的扩展提供了机制见解,为识别生物标志物和治疗策略铺平了道路,从而稳定老年人的Tau病理。

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
伴随Aβ病理如何改变海马神经原纤维缠结的蛋白质组,以及PART与AD之间的差异。
核心机制
Aβ积累导致缠结蛋白质组重塑,从PART的结构分子活性相关转向AD的RNA结合和胞质翻译通路,伴随蛋白稳态失衡和神经元弹性下降。
主要证据
基于17例死后脑组织,激光显微切割缠结和非缠结区域,LC-MS/MS蛋白质组学分析,发现63个共同核心蛋白及组特异性蛋白,功能富集分析支持机制。
研究意义
为Tau病理扩展提供机制见解,有助于识别生物标志物和治疗靶点,以稳定老年人Tau病理。

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

病例纳入与分组

根据Aβ和Tau病理严重程度,构建PART、中间型AD和晚期AD三组队列。

从NYU ADRC和MADRC获得18例死后脑组织,基于ABC评分分为三组:PART(A0, B1-2, C0)、中间型AD(A1-2, B2-3, C1-2)和晚期AD(A3, B3, C3),排除显著TDP-43病理。

2

免疫组织化学染色

可视化并量化海马各区Tau和Aβ病理负荷。

对石蜡切片进行Aβ(4G8)、pTau(AT8, pThr217, pThr231)免疫组化染色,用Aperio扫描仪和QuPath分析海马亚区CA4、CA3、CA2、CA1和下托的病变负荷。

3

激光捕获显微切割

从海马组织切片中分离AT8阳性神经元轮廓(缠结)和邻近神经毡(非缠结)。

使用LMD6500显微镜手动切割AT8阳性神经元轮廓和等面积的邻近神经毡,每例收集总面积1.5 mm2,分成3个0.5 mm2的样本,离心后-80°C储存。

4

蛋白质提取与酶解

从显微切割样本中提取蛋白质并酶解为肽段用于质谱分析。

采用SPEED方法,用100%三氟乙酸在73°C提取蛋白质,然后用Tris中和,加入胰蛋白酶在37°C消化过夜,肽段用Evosep Pure C18 tips脱盐浓缩。

5

LC-MS/MS数据采集

获取肽段的质谱数据用于定量蛋白质组学分析。

使用Evosep One液相系统耦合Bruker timsTOF HT质谱仪,采用diaPASEF模式,梯度为15SPD(88分钟),MS1范围400-1200 Da。

6

蛋白质鉴定与定量分析

鉴定和定量缠结与非缠结样本中的差异蛋白。

用Spectronaut directDIA模式搜索数据,FDR 1%,每个蛋白至少2个肽段。数据归一化,缺失值插补,进行PCA和配对t检验比较缠结与非缠结,以FC≥1.5和p<0.05为显著富集。

7

功能富集分析

解释显著富集的蛋白质所属的生物学功能。

使用STRING 12.0和Cytoscape 3.10.2进行GO功能富集分析,识别与缠结相关的生物学过程。

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
AT8抗体(抗Tau pSer202/pThr205)Thermo Fisher ScientificMN1020
抗Tau pThr217抗体Thermo Fisher Scientific44-744
AT180抗体(抗Tau pThr231)Thermo Fisher ScientificMN1040
4G8抗体(抗Aβ)BioLegend800711
生物素化二抗Vector LaboratoriesBA-2000
亲和素-生物素复合物HRP检测试剂盒Vector LaboratoriesPK-6100
封片剂Thermo ScientificP36970
Aperio VERSA 8扫描仪Leica Biosystems--
Aperio ImageScope软件Leica Biosystems12.4.3.5008
QuPath软件--0.5.1
PET框架玻片Leica11505190
Leica LMD6500显微镜Leica--
胰蛋白酶(测序级)----
Evosep Pure C18吸头Evosep--
Evosep One液相色谱系统Evosep Biosystems--
Bruker timsTOF HT质谱仪Bruker Daltonics--
Spectronaut软件----

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
病例纳入与分组
ABC评分标准;排除标准(如TDP-43病理);共病容忍情况
阅读提示:Methods - Cases, Table 1
免疫组织化学
一抗稀释比例;抗原修复条件;切片厚度
阅读提示:Methods - Immunohistochemistry
激光捕获显微切割
切割面积(1.5 mm2);平均切割对象数(726.8);切片厚度;染色方案
阅读提示:Methods - Laser capture microdissection
蛋白质组学
质谱平台;DIA模式;梯度;FDR阈值;蛋白鉴定标准
阅读提示:Methods - Proteomics
数据分析
差异阈值(FC≥1.5, p<0.05);统计检验方法;归一化方法
阅读提示:Methods - Data analysis