睡眠障碍与阿尔茨海默病:涉及神经炎症、食欲素和Aβ的关系及机制

Sleep disorders and Alzheimer's disease: relationship and mechanisms involving neuroinflammation, orexin and Aβ.

作者信息Wenjing Zhang, Tenghong Lian, Mingyue He, Peng Guo, Huiying Guan, Jinghui Li, Jing Qi, Dongmei Luo, Jing Li, Yanan Zhang, Yue Huang, Gaifen Liu, Weijia Zhang, Zijing Zheng, Hao Yue, Zhan Liu, Fan Zhang, Ruidan Wang, Yao Meng, Wei Zhang
PMID40542388
发布时间2025-06
DOI10.1186/s12987-025-00638-9

实验完整度

高

研究包含AD患者队列(247人)的CSF生物标志物与认知评估,以及5XFAD小鼠的多个时间点(3.5、4.5、5.5月龄)的分子、睡眠结构和行为学检测,形成多层次实验证据。

主要模型

AD患者队列(247例,分为AD-SSD和AD-nSSD组) 5XFAD转基因小鼠(3.5、4.5、5.5月龄) 野生型小鼠(对照)

重点核对

AD-SSD组与AD-nSSD组患者睡眠时长划分(<6小时 vs 7-8小时) 5XFAD小鼠和WT小鼠的年龄点(3.5、4.5、5.5月龄)及性别(雄性) CSF样本采集前停用抗认知障碍药物12-14小时,并在上午9时空腹腰椎穿刺 小鼠睡眠记录使用BIOPAC MP160系统,分析REM、NREM和清醒阶段 小鼠认知评估采用Morris水迷宫和筑巢测试

摘要

目的:睡眠障碍在阿尔茨海默病(AD)中常见,但其潜在机制尚不清楚。本研究旨在专门探讨特定睡眠障碍——短睡眠时长(SSD)与AD之间的关系,以及涉及AD患者和小鼠的神经炎症、食欲素和AD生物标志物的相关机制。方法:在第一部分中,共连续招募247名AD患者,并将其分为伴有SSD的AD(AD-SSD,<6小时)和不伴有SSD的AD(AD-nSSD,7-8小时)。比较两组在认知功能、神经炎症因子、食欲素能因子及脑脊液(CSF)中AD生物标志物方面的差异。研究了AD-SSD组CSF中食欲素能因子与神经炎症因子及AD生物标志物的相关性。在第二部分中,动态探讨了5XFAD小鼠中胶质细胞活化、食欲素表达、AD病理、睡眠结构紊乱和认知功能之间的时空关系,并分析了其潜在机制。结果:在第一部分中,与AD-nSSD组相比,AD-SSD组在蒙特利尔认知评估和听觉词语学习测试-延迟回忆量表上的认知表现显著较差,CSF中食欲素A水平较高,CSF中β淀粉样蛋白(Aβ)42水平较低(均P<0.05)。此外,在AD-SSD组中,食欲素A与前列腺素E2(PGE2)水平呈正相关(r=0.322,P=0.002),与Aβ42水平呈负相关(r=-0.223,P=0.027)。在第二部分中,与野生型(WT)小鼠相比,5XFAD小鼠在3.5月龄时海马胶质纤维酸性蛋白水平升高,在4.5月龄时海马/皮质几丁质酶-3样蛋白1水平、下丘脑食欲素A水平和睡眠结构紊乱增加,在5.5月龄时海马不溶性Aβ42沉积、外侧下丘脑食欲素能神经元数量、其纤维与大脑皮层Aβ的共定位以及认知功能障碍均升高(均P<0.05)。结论:AD中的SSD与显著的认知障碍、神经炎症、食欲素升高和Aβ沉积相关。在5XFAD小鼠中,海马星形胶质细胞活化、下丘脑食欲素升高和睡眠结构紊乱先于海马Aβ沉积和认知障碍。

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
短睡眠时长(SSD)如何与阿尔茨海默病(AD)中的认知障碍、神经炎症、食欲素及Aβ病理相关联?其潜在机制是什么?
核心机制
在AD-SSD患者中,食欲素A升高与PGE2正相关,与Aβ42负相关,提示食欲素可能通过促进觉醒、减少Aβ清除,导致Aβ沉积和神经炎症。在5XFAD小鼠中,海马星形胶质细胞活化(GFAP、YKL-40升高)、下丘脑食欲素A升高和睡眠结构紊乱先于海马Aβ沉积和认知障碍。
主要证据
来自247名AD患者的队列研究显示AD-SSD组认知评分降低(MoCA、AVLT延迟回忆),CSF中食欲素A和PGE2升高,Aβ42降低;5XFAD小鼠动态分析显示3.5月龄GFAP升高,4.5月龄YKL-40、食欲素A升高及睡眠紊乱,5.5月龄Aβ沉积、食欲素神经元增加及认知障碍。
研究意义
研究揭示SSD与AD病理和认知损害相关,并指出星形胶质细胞活化、食欲素升高和睡眠结构紊乱可能是AD早期事件,为早期干预提供潜在靶点。

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

AD患者队列分组与临床评估

比较AD-SSD与AD-nSSD患者的认知功能和CSF生物标志物,探讨SSD与AD关联。

基于睡眠时长将247名AD患者分为AD-SSD(<6小时)和AD-nSSD(7-8小时),进行认知量表评估及CSF采集,检测神经炎症因子、食欲素和AD生物标志物。

2

5XFAD小鼠动态病理与行为监测

探索5XFAD小鼠在3.5、4.5、5.5月龄时神经炎症、食欲素、睡眠结构、Aβ病理和认知障碍的时序关系。

在不同月龄点检测GFAP、YKL-40、食欲素A水平,分析睡眠结构(EEG/EMG),测量可溶性和不溶性Aβ42,进行免疫组化和免疫荧光,评估认知功能(Morris水迷宫和筑巢测试)。

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
Nunc冻存管Beijing JingkeHongda Biotechnology Co., Ltd--
CSB-E10684h试剂盒CUSABIO--
P-tau检测试剂盒Invitrogen--
ELISA试剂盒Invitrogen--
PGE2 ELISA试剂盒R&D--
YKL-40 ELISA试剂盒MultiSciences--
化学比色试剂盒Nanjing Jiancheng Biological Engineering Research Institute--
食欲素RIA试剂盒PHOENIX--
食欲素受体ELISA试剂盒Signalway Antibody--
SPSS统计软件IBM--
5XFAD小鼠Jackson Laboratory006554
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific78443
YKL-40 ELISA试剂盒Thermo Scientific--
食欲素A RIA试剂盒Phoenix Pharmaceuticals--
Aβ42 ELISA试剂盒Invitrogen--
异氟烷RWDR510-31
不锈钢螺钉和线电极RWDGB/T819-62513
BIOPAC MP160睡眠记录系统BIOPAC Systems Inc.--
SleepSign软件Kissei Comtec--

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
AD患者分组
睡眠时长划分标准(AD-SSD <6小时,AD-nSSD 7-8小时)
阅读提示:Methods-Part I-Subjects
CSF采集
停用药物时间(12-14小时),采集时间(上午9时),离心条件(4℃、1500g、10分钟),保存条件(-80℃,一个月内)
阅读提示:Methods-Part I-Collections of CSF samples
CSF生物标志物检测
ELISA和RIA试剂盒的具体货号及品牌
阅读提示:Methods-Part I-Measurements of AD biomarkers/neuroinflammatory factors/orexinergic factors
小鼠动物模型
5XFAD小鼠的遗传背景和突变,WT对照的年龄和性别(雄性)
阅读提示:Methods-Part II-Animals
小鼠睡眠记录
手术植入电极位置,适应时间(2天),记录系统(BIOPAC MP160),评分软件(SleepSign)
阅读提示:Methods-Part II-Analysis of the sleep architecture
小鼠认知评估
Morris水迷宫参数(平台位置、训练天数),筑巢测试评分标准
阅读提示:Methods-Part II-Evaluation of cognitive function