早期阿尔茨海默病模型小鼠海马空间蛋白质组特征的性别差异图谱

为解决早期阿尔茨海默病（AD）中海马功能障碍的分子机制及性别差异问题，研究人员通过MALDI成像质谱技术，首次绘制了oAβ1-42诱导的早期AD模型小鼠海马蛋白质组空间分布图谱。研究发现34个差异表达蛋白，其中14个与突触可塑性（LTP/LTD）和记忆相关，并揭示了GSK-3β过度激活的关键作用。该研究为早期AD诊断和性别特异性治疗提供了新靶点。

　　

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）是全球痴呆症的主要病因，其早期病理特征之一是淀粉样蛋白-β（Aβ）寡聚体（oAβ）的积累。这些寡聚体会破坏海马区的突触可塑性，导致长期增强（LTP）减弱和长期抑制（LTD）增强，进而引发记忆障碍。然而，这些变化的蛋白质组学基础及其在海马不同区域（背侧与腹侧）和性别间的差异仍不清楚。

为了解决这一问题，西班牙卡斯蒂利亚-拉曼查大学（University of Castilla-La Mancha）的研究团队Ana Contreras等开展了一项创新性研究。他们利用基质辅助激光解吸/电离（MALDI）成像质谱技术，首次在早期AD模型小鼠中绘制了海马蛋白质组的空间分布图谱，并分析了性别差异。研究结果发表在《Biology of Sex Differences》上，揭示了早期AD病理中突触可塑性相关蛋白的独特变化模式。

关键方法
研究团队通过侧脑室注射oAβ_1-42构建早期AD小鼠模型，1小时后采集脑组织。利用MALDI成像质谱对海马背侧和腹侧区域进行空间分辨率蛋白质组分析，检测到234种肽段。通过串联质谱（MS/MS）鉴定差异蛋白，并结合STRING数据库分析蛋白互作网络（PPI）。Western blot验证了部分关键蛋白（如GSK-3β）的表达和活性变化。

研究结果

1. 全海马差异表达蛋白：
   在34个差异蛋白中，13个受oAβ_1-42调控，21个存在性别差异。PPI分析显示这些蛋白显著富集于LTP/LTD通路。例如，RCAN1和Crebbp表达下调，而GluR5、mGluR6、Igfbpl1和Neurod2上调。

2. 背侧与腹侧海马的区域差异：

   • 背侧海马：主要受oAβ_1-42影响，突触可塑性相关蛋白（如GluR5、mGluR6）表达变化显著。
   • 腹侧海马：性别差异更突出，如M1 mAChR在雄性中特异性上调，而RCAN1在雌性中下调。

3. GSK-3β的过度激活：
   Western blot显示，oAβ_1-42处理降低了GSK-3β的表达（尤其在雄性），同时其抑制性磷酸化（Ser⁹位点）减少，导致激酶活性增强，可能推动LTD倾向。

讨论与意义
研究首次揭示了早期AD中海马蛋白质组的空间和性别特异性变化。背侧海马（负责空间记忆）的蛋白变化更直接反映oAβ毒性，而腹侧海马（与情绪相关）的性别差异可能解释了女性AD易感性。GSK-3β作为关键调控节点，其过度激活为早期干预提供了新靶点。

这项研究的创新性在于将空间蛋白质组学与性别差异分析结合，为理解AD早期病理机制提供了全新视角。未来可进一步探索海马亚区（如CA1、齿状回）的蛋白分布，并验证GSK-3β抑制剂的治疗潜力。