Neuron:tau蛋白通过神经元连接传播,个体脑连接图谱决定阿尔茨海默病病理进展


研究人员发现,阿尔茨海默病患者脑中神经原纤维缠结的扩散是通过相连的神经元进行的。这一发现揭示了一种重要的疾病病因,有望催生延缓阿尔茨海默病进展的新疗法。

阿尔茨海默病是一种进行性神经退行性疾病,会慢慢损害记忆、影响思维能力,并最终干扰日常功能。它是痴呆症最常见的原因,影响着全球数百万家庭,给家庭带来巨大的情感和经济负担。

在阿尔茨海默病中,两种关键蛋白——细胞外β-淀粉样蛋白斑块和细胞内蛋白tau——破坏了脑细胞之间的通讯,导致细胞损伤和死亡。当tau变得异常时,它会形成神经原纤维缠结,并通过大脑的关键区域传播,引发细胞死亡和阿尔茨海默病特征的认知能力下降。

揭示tau的传播

由阿拉巴马大学伯明翰分校(UAB)、伊利诺伊州芝加哥拉什大学医学中心和纽约州锡拉丘兹纽约州立大学上州医疗中心的研究人员领导的一项发表于《Neuron》的研究,为阿尔茨海默病的一个基本谜团提供了新的见解:tau缠结如何从一个脑区传播到另一个脑区。

该研究的发现提出证据,表明在tau传播过程中靶向它,可以为减缓或阻止阿尔茨海默病的进展提供一条可行的途径。

tau是一种微管相关蛋白,存在于大脑神经元内部,通过充当“支架”来帮助维持其内部结构。然而,在阿尔茨海默病患者中,tau蛋白开始在细胞内粘在一起。这些缠结聚集在一起,损害神经功能,最终杀死细胞。

tau传播得越多,记忆丧失就越多。此前尚不清楚的是tau通过大脑网络传播的机制。

“tau的小片段构成了神经元内的聚集体,并通过大脑从神经元传播到神经元。神经元相互连接,它们通过突触相互通讯。这使得它们能够在大脑中移动,并在不同脑区沉积和聚集,直到到达新皮质,”该研究的通讯作者、UAB神经病学和神经生物学教授、Patsy W. and Charles A. Collat神经科学讲席教授Jeremy Herskowitz博士说。

“虽然这是一个理论,但我们的论文表明,这很可能是人们随着年龄增长而发生的作用机制。”

“这对于阿尔茨海默病的疗法开发和理解疾病机制都是一个重大进展,”Herskowitz说。

ROSMAP大脑分析内部

Herskowitz及其团队分析了128名ROSMAP参与者的死后脑样本和纵向数据。ROSMAP是拉什大学的一项研究,涉及65岁以上的天主教神职人员,他们接受年度评估,并在死后捐赠大脑。参与者的平均死亡年龄为91岁,近三分之一患有阿尔茨海默病性痴呆。收集用于这项研究的fMRI和死后数据花了十年时间。

研究人员检查了每位参与者的两个脑样本。一个样本来自颞下叶,这对记忆回忆至关重要。第二个样本来自额上叶,支持工作记忆和复杂思维。

tau通常开始在颞叶积聚,然后扩散到额叶。这种进展反映了从早期记忆问题到更晚期认知能力下降的转变。

研究人员整合了来自ROSMAP参与者的多种类型的信息。首先,他们观察了两个脑区的tau“种子”以及每个人的遗传数据,以确定tau种子是否导致了tau缠结的形成。他们使用了一种称为孟德尔随机化的方法,有助于确定因果关系。

使用称为生前功能性磁共振成像(fMRI)的脑连接数据,来检查每个个体独特的大脑连接模式,并评估个人连接差异是否影响tau种子缠结的数量以及缠结扩散的程度。

“我们使用了一种称为孟德尔因果关系的遗传方法得出结论:在颞叶皮层产生的种子引起了新皮质中的神经原纤维缠结病理。我们使用的孟德尔因果关系是一种统计算法,利用我们从每位参与者获得的基因组DNA,这使我们能够得出这一结论,”Herskowitz说。

连接如何塑造tau的进展

这项研究代表了迄今为止对人类大脑中tau种子生物活性的最大规模调查,并且从未与fMRI数据配对过。总体结果显示出重要的发现。研究人员发现,tau种子主要沿着个体自然的通讯通路传播。

这些通路——神经元,在突触处连接,形成一个因人而异的庞大网络。tau种子似乎沿着这些通路传播,从一个突触移动到下一个突触,并在行进过程中播种新的缠结。简而言之,个体独特的大脑连接有助于决定tau病理扩散的距离和速度。

虽然需要进一步的研究来充分探索tau种子通过突触在大脑皮层间扩散的具体机制,但该研究清楚地表明,神经元连接的个体差异会影响阿尔茨海默病病理的扩散。总的来说,这些发现强化了靶向tau种子以减缓或阻止阿尔茨海默病进展的治疗潜力。

靶向tau疗法的前景

先前的临床试验表明,细胞外的tau蛋白容易被治疗性抗体靶向。有了这些新的研究发现,这些抗体成功的原因现在已知了。

“tau抗体会阻止tau从一个脑区扩散到下一个脑区。如果你阻止了这种扩散,就会延迟或预防阿尔茨海默病性痴呆,”Herskowitz说。(生物谷Bioon.com)

参考文献:

Audrey J. Weber et al, Tau seeds induce neurofibrillary tangle formation across brain regions via individual-specific connectivity, Neuron (2026). DOI: 10.1016/j.neuron.2026.03.001.


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