丙酮酸脱氢酶自身抗体在抗神经元抗体阴性的癫痫患者中与丙酮酸脱氢酶活性降低相关

Pyruvate dehydrogenase autoantibodies in autoantibody-negative patients with seizures are associated with reduced pyruvate dehydrogenase activity

作者信息Annika Breuer, Chiara A Hummel, Tobias Baumgartner, Juliane L Berns, Afaf Milad Said, Isabel Bünger, Susanne Schoch, Gábor Zsurka, Harald Prüss, Wolfram S Kunz, Rainer Surges, Albert J Becker, Julika Pitsch
PMID42132967
期刊Epilepsia
发布时间2026-08
DOI10.1002/epi.70282

实验完整度

研究包含患者样本筛选、免疫沉淀质谱鉴定、免疫印迹验证、免疫组化、原代神经元摄取与活力实验、酶活性测定及mtDNA检测等多层级验证。

主要模型

小鼠原代海马神经元 小鼠脑组织切片 HEK 293细胞来源线粒体 患者血清及脑脊液样本

重点核对

患者队列387例,纳入标准为疑似AIE伴精神症状或癫痫发作,且已知抗神经元抗体阴性 抗PDH抗体阳性患者12例,抗体滴度1:100至1:250,000 原代神经元摄取实验中,20μg/mL抗PDH E1抗体孵育4-24小时 酶活性测定使用5μL分离线粒体,患者CSF稀释度1:2 神经元活力测定在DIV4转导hSyn-GFP后,孵育4及24小时

摘要

目的:我们调查了在疑似自身免疫性脑炎(AIE)伴有精神症状和/或癫痫发作、且已知抗神经元抗体阴性的患者中,抗线粒体自身抗体的存在及其潜在功能相关性。方法:我们筛选了387例抗神经元抗体阴性、伴有精神障碍和/或癫痫发作(包括不明病因的颞叶癫痫患者)的血清样本。应用了多种技术,包括免疫印迹、免疫沉淀、质谱、免疫组织化学,以及评估神经元自身抗体摄取、神经元活力、丙酮酸脱氢酶(PDH)酶活性和生物流体中线粒体DNA水平的体外实验。结果:质谱检测到线粒体内PDHc的所有三个亚基——丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰乙酰转移酶和二氢硫辛酰脱氢酶——作为三位疑似自身免疫性脑炎伴有精神症状或癫痫发作的索引患者血清中抗体的靶点。通过免疫印迹在387名患者中的12名中证实了抗PDHc自身抗体的存在。将培养的原代神经元暴露于商业抗PDH抗体导致神经元摄取和神经元活力丧失。患者来源的自身抗体也损害了体外PDH酶活性。此外,与对照组相比,PDH阳性患者血清和脑脊液中无细胞线粒体DNA片段水平升高。意义:在无已知抗神经元抗体、以癫痫发作和/或精神症状为核心表现的疑似AIE患者中检测到抗PDH自身抗体。这些自身抗体在实验条件下结合神经元结构并降低PDH酶活性,支持其在疾病中功能作用的机制合理性。

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
在已知抗神经元抗体阴性的疑似自身免疫性脑炎患者中,是否存在靶向丙酮酸脱氢酶复合物的自身抗体,以及这些抗体是否具有功能相关性。
核心机制
抗PDH自身抗体可被神经元摄取,并直接抑制PDH酶活性,导致神经元活力降低,可能通过能量代谢障碍和抑制性中间神经元受损导致神经元过度兴奋和癫痫发作。
主要证据
免疫沉淀和质谱鉴定PDHc亚基为抗体靶点;免疫印迹验证12/387患者血清阳性;体外实验显示抗PDH抗体可被培养神经元摄取并在4小时后降低神经元活力;患者CSF和商业抗PDH抗体在体外降低PDH酶活性;PDH阳性患者血清中线粒体DNA拷贝数升高。
研究意义
研究首次在无已知抗神经元抗体的癫痫或精神症状患者中发现抗PDH自身抗体,提示自身免疫与代谢过程之间存在潜在联系,为这一患者亚群提供了新的免疫学发现,并支持进一步研究免疫代谢相互作用。

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

患者筛选与样本收集

识别疑似自身免疫性脑炎且已知抗神经元抗体阴性的患者,并收集血清和脑脊液样本。

从2017至2021年在德国波恩大学医院癫痫科就诊的387例患者中纳入符合标准的血清样本,并进行已知抗神经元抗体筛查。

2

鉴定自身抗体靶点

确定患者血清中未知抗体的靶向抗原。

对55例筛选阳性样本进行免疫沉淀和质谱分析,鉴定出PDHc的三个亚基(E1α、E2、E3)为靶点,并在387例队列中通过免疫印迹验证。

3

验证抗PDH抗体与神经元结合

证实患者来源的抗PDH抗体能够结合神经元并定位于线粒体。

通过免疫组织化学和免疫细胞化学,检测患者血清对小鼠脑切片和原代海马神经元的结合,并使用MitoTracker确认线粒体定位。

4

评估抗体摄取和神经元活力

评估抗PDH抗体能否进入活神经元并产生毒性效应。

将活的原代海马神经元与商业抗PDH抗体共孵育,检测神经元摄取和活力变化。

5

检测PDH酶活性

检验抗PDH抗体是否影响PDH酶催化活性。

从HEK 293细胞分离线粒体,与商业抗体或患者CSF孵育,使用PDH Activity Assay Kit测定酶活性。

6

评估线粒体DNA水平

评估抗PDH抗体阳性患者是否存在线粒体应激或细胞死亡。

使用qPCR定量患者血清和CSF中线粒体DNA D-loop片段拷贝数。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
评估体内效果
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
Neurobasal培养基----
Roti-Blue 5x染色液RothA152.1
猪心PDHSigma-AldrichP7032-10U
DAPI染色液Sigma-AldrichD9542
PDH活性检测试剂盒Sigma-AldrichMAK183-1KT
蛋白酶抑制剂Roche5892791001
QiAamp DNA Mini和Blood Mini试剂盒QIAGEN--
iTaq Universal Probes SupermixBio-Rad--
CFX qPCR系统Bio-Rad--
GraphPad Prism 10.0.02----

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
患者筛选
纳入标准:临床疑似AIE、已知抗神经元抗体阴性、WB中存在<110kDa额外条带;患者队列387例。
阅读提示:Methods 2.1 Human samples
抗体靶点鉴定
免疫沉淀使用全鼠脑组织,两个重复;质谱分析样本与对照丰度比。
阅读提示:Methods 2.3 Immunoprecipitation and mass spectrometry
神经元结合实验
脑切片:C57Bl/6N成年小鼠,4μm切片;原代神经元:E15-19海马,DIV14固定;患者血清稀释度1:100。
阅读提示:Methods 2.5 Immunohistochemistry on mouse brain slices; 2.7 Immunocytochemistry on murine PHNs
神经元摄取和活力实验
抗体浓度20μg/mL;孵育时间4h、8h、24h、48h;活力测定在DIV4转导hSyn-GFP。
阅读提示:Methods 2.8 Anti-PDH antibody uptake and neuronal viability assays
酶活性测定
线粒体分离自HEK 293细胞;商业抗体浓度10μg/μL;患者CSF稀释度1:2;使用5μL线粒体。
阅读提示:Methods 2.9 Enzyme assay
mtDNA定量
用QiAamp Kit提取DNA;qPCR引物和探针序列;扩增条件95°C 15min,55个循环。
阅读提示:Methods 2.10 Quantitative polymerase chain reaction