阿尔茨海默病中大脑 pH 值变化与 CD68 阳性小胶质细胞的关联研究：开启疾病机制探索新征程

为探究大脑 pH 与阿尔茨海默病（AD）关系，研究人员分析脑样本，发现 AD 患者脑 pH 降低，与 CD68 阳性小胶质细胞有关。

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在神秘的大脑世界里，阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）如同一场可怕的风暴，无情地侵袭着人们的认知和记忆。这是一种常见的进行性神经退行性疾病，全球无数患者深受其害，不仅承受着身体和精神的双重折磨，也给家庭和社会带来了沉重的负担。AD 患者的大脑中，β 淀粉样蛋白（Aβ）斑块堆积、神经原纤维缠结（NFTs）出现、神经炎症发生以及神经元不断丢失，然而，尽管科研人员在这一领域不断探索，AD 发病的确切机制却依旧如同迷雾，让人难以捉摸。

大脑的微环境对神经元的正常功能维持起着至关重要的作用，而大脑 pH 值作为微环境的关键因素，在调节各种生理过程中扮演着不可或缺的角色。蛋白质的折叠和酶的活性对 pH 值的变化极为敏感，较低的 pH 值会促使蛋白质聚集，比如 Aβ 肽。越来越多的证据表明，大脑 pH 值稳态的破坏与 AD 的发生和发展密切相关，维持大脑 pH 值稳定对于神经元的功能和存活意义重大。在 AD 患者的大脑中，pH 值调节出现异常，导致酸性微环境的产生，进而损害细胞功能。但是，大脑 pH 值变化与 AD 病理变化之间的具体联系，以及小胶质细胞在这一过程中所扮演的角色，仍然是未解之谜。

为了揭开这些谜团，中国医学科学院基础医学研究所的研究人员开展了一项深入的研究。他们从国家人类大脑库获取了 368 名捐赠者的死后大脑样本，其中 96 名被诊断患有 AD 病理变化。研究人员对这些样本进行了全面分析，旨在探索 AD 脑组织中 pH 值降低与病理变化之间的关联，以及小胶质细胞在这一过程中的作用。这项研究成果发表在《Molecular Brain》杂志上，为我们理解 AD 的发病机制带来了新的曙光。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是获取来自国家人类大脑库的样本，这些样本涵盖了丰富的信息，包括人口统计学变量、ABC 评分和神经病理学评估信息等；二是使用 pH 计精确测量大脑额叶组织的 pH 值；三是通过免疫组织化学技术，检测不同脑区小胶质细胞亚型的激活水平以及相关蛋白的表达情况；四是采用多种统计分析方法，如 Pearson 相关分析、Mann - Whitney 检验、Kruskal - Wallis 检验、多线性回归分析等，来探究大脑 pH 值与各种因素之间的关系。

下面我们来看看具体的研究结果：

• 衰老捐赠者和 AD 病理患者死后脑组织中 pH 值降低：通过 Pearson 相关分析发现，368 名捐赠者死后大脑组织的 pH 值与死亡年龄呈负相关，即随着年龄增长，大脑 pH 值逐渐降低。Mann - Whitney 检验表明，大脑 pH 值在性别上没有差异，死后延迟时间（PMD）对大脑 pH 值也没有显著影响。进一步对比不同疾病组，发现与正常对照组相比，AD 组大脑 pH 值显著降低，而路易体病（LBD）组则无明显差异。在对不同性别和疾病组的分析中，仅男性 AD 组与男性对照组相比，大脑 pH 值有轻微下降。并且，当按照疾病组对数据进行分类后，年龄与大脑 pH 值的负相关关系不再明显，这表明在每种疾病类别中，大脑 pH 值受衰老的影响并不显著。
• 大脑 pH 值与 AD 病理程度密切相关：多线性回归分析显示，当把 AD 作为额外的自变量纳入模型后，AD 与 pH 值之间呈现出更强的相关性，而其他疾病（LBD、LATE、PART）则未观察到这种模式。这表明 pH 值与死亡年龄之间的负相关关系可能受到疾病，尤其是 AD 的显著影响。根据 NIA - AA 指南评估 AD 神经病理变化，发现大脑 pH 值与 AD 病理严重程度相关。与无变化组相比，AD 组中中度变化组大脑 pH 值略低，高度变化组则显著降低。进一步分析发现，Aβ 沉积越严重（A3 组相比 A0 组）、B 评分变化越大（B3 与 B0 相比）、C 评分（C2 与 C0 相比）降低时，大脑 pH 值均显著下降。
• 大脑 pH 值因 AD 病理的认知状态而异：研究人员通过 Kruskal - Wallis 检验和卡方检验分析认知状态与大脑 pH 值的关系。结果发现，痴呆捐赠者与轻度认知障碍（MCI）捐赠者的大脑 pH 值存在轻微差异，且在认知状态的 Ecog 评分上也有轻度显著差异。在对比控制组和 AD 组时，发现两组在整体 Ecog 评分以及记忆、语言、空间、规划、组织、注意力分散这六个认知领域的评分上均存在显著差异。这表明认知状态与大脑 pH 值、AD 病理之间，以及特定认知领域与 pH 值、AD 病理之间存在不同的关联模式。
• AD 组中小胶质细胞亚型数量随大脑 pH 值变化：研究人员推测胶质细胞的激活可能影响大脑 pH 值，于是对神经元、星形胶质细胞的平均光密度（AOD）以及不同亚型小胶质细胞的数量进行评估。结果发现，大脑额叶中神经元和星形胶质细胞的 AOD 与 pH 值均无关联。虽然 AD 组中 IBA1?小胶质细胞数量略有增加，但未达到统计学意义。进一步使用其他小胶质细胞标记物分析发现，大脑 pH 值不受 CD163?小胶质细胞和 MHCII?小胶质细胞数量的影响，然而，CD68 标记的小胶质细胞在 AD 组中显著增加，且与大脑 pH 值呈显著负相关，AD 组和对照组之间 CD68 阳性小胶质细胞数量也存在显著差异，这表明 CD68 阳性小胶质细胞的激活可能与大脑 pH 值降低有关。

在研究结论和讨论部分，研究人员发现 AD 患者大脑组织的 pH 值显著低于对照组，且这种降低与 Aβ 病理（A 评分）密切相关。为了探究影响 AD 大脑 pH 值的因素，研究人员对小胶质细胞数量进行计数，发现与溶酶体相关的 CD68 小胶质细胞激活显著增加，且其激活增加与大脑 pH 值降低有关，这意味着溶酶体 CD68?小胶质细胞的增加可能在 AD 病理进展中发挥作用。

不同国家的研究都发现 AD 患者大脑 pH 值降低，这表明 AD 与大脑 pH 值降低之间存在密切且稳定的关联。有研究显示，向小鼠大脑中注入人工脑脊液（HCl 滴定）会导致 Aβ 沉积显著增加，且 pH 值与 Braak 分期呈负相关，这都说明 pH 值降低与 AD 病理相关。在本研究中，也证实了低 pH 值与严重的 Aβ 病理、更严重的磷酸化 Tau 神经原纤维缠结和神经炎性斑块相关，这表明 AD 大脑中 pH 值降低可能是 AD 病理逐渐加重的结果。而激活小胶质细胞可能是降低 AD 病理大脑 pH 值的一种途径。

研究人员还对不同功能表型的小胶质细胞进行分析，发现 IBA1、CD163、MHCII 和 CD68 在小胶质细胞中的蛋白表达水平代表了不同的功能表型。虽然本研究中 IBA1 小胶质细胞数量无显著变化，CD163 阳性小胶质细胞在对照组和 AD 组中数量也无明显差异，但 MHCII 和 CD68 标记的激活小胶质细胞在 AD 患者中，随着 pH 值降低密度增加，尤其是 CD68?小胶质细胞在对照组和 AD 组中差异显著，这表明 CD68?小胶质细胞在清除受损细胞物质方面发挥作用，且与 AD 病理呈正相关。

此外，研究还发现溶酶体酸化受损是 AD 的早期事件，早于神经退行性变和晚期病理变化，这一过程影响小胶质细胞的吞噬和自噬清除功能。神经元在 AD 早期的过度兴奋会导致乳酸水平升高，进而降低大脑 pH 值，同时过度兴奋的神经元还会释放促炎因子诱导小胶质细胞激活，可能导致神经毒性和大脑 pH 值降低。虽然研究未发现神经元（NeuN）和星形胶质细胞（GFAP）标记物的表达与 pH 值变化或 AD 病理相关，但有证据表明小白蛋白（PV）中间神经元与 AD 发病机制有关，其与大脑 pH 值的关系还需进一步探索。

总的来说，这项研究揭示了 AD 患者大脑 pH 值降低与 CD68 阳性小胶质细胞之间的关联，为深入理解 AD 的发病机制提供了新的视角，为未来开发针对 AD 的治疗策略提供了潜在的靶点和理论依据，推动了 AD 研究领域的进一步发展。