肌肉组织蛋白酶B（Ctsb）治疗改善阿尔茨海默病小鼠模型的行为与神经发生缺陷

本研究通过AAV载体介导的肌肉特异性Cathepsin B（Ctsb）表达，在APP/PS1阿尔茨海默病（AD）模型小鼠中实现了长期运动协调性、记忆功能和海马神经发生的显著改善。该治疗未改变淀粉样斑块病理和神经炎症，但通过重塑海马、肌肉和血浆蛋白质组谱，使AD小鼠恢复至野生型状态。研究揭示了Ctsb通过增强mRNA代谢和蛋白质合成通路改善神经认知功能的潜力，为AD治疗提供了新型外周靶点策略。

　　

1 引言

阿尔茨海默病（AD）作为主要神经退行性疾病，目前缺乏有效治疗手段。近年研究表明骨骼肌功能与认知能力存在关联，其中肌肉分泌的蛋白酶Cathepsin B（Ctsb）在动物和人类中与记忆功能相关，但其在神经退行性疾病中的作用尚不明确。本研究通过AAV载体介导的肌肉特异性Ctsb表达，探究其对APP/PS1 AD模型小鼠的长期干预效果。

2 材料与方法

选用4月龄雄性APP/PS1转基因小鼠及野生型（WT）对照，通过尾静脉注射携带肌肉肌酸激酶启动子（MCK）的AAV9载体（pAAV9-tMCK-mCTSB-IRES-eGFP）或对照载体。6个月后进行行为学测试（旷场实验、旋转棒、莫里斯水迷宫、恐惧条件化），随后采集海马组织、腓肠肌和血浆进行蛋白质组学分析（LC-MS/MS），并采用免疫组化检测神经发生（DCX⁺细胞）、淀粉样斑块（Thioflavin-S）和神经炎症（Iba1、GFAP）标志物。

3 结果

3.1 运动行为改善

Ctsb处理使WT小鼠在旷场中的总运动距离增加，而AD小鼠无此变化。旋转棒测试显示AD对照组跌落潜伏期显著缩短，但Ctsb治疗可逆转AD小鼠的运动协调缺陷。

3.2 学习记忆的基因型差异性响应

在莫里斯水迷宫测试中，WT小鼠在整个训练阶段表现优于AD小鼠。24小时探针试验显示，WT对照组和AD-Ctsb组在目标象限停留时间显著高于随机水平（25%），而WT-Ctsb组和AD对照组空间记忆保留受损。恐惧条件化实验中，WT-Ctsb组在条件化阶段和声音提示阶段的冻结反应显著降低，AD对照组则表现出情境恐惧反应的过度泛化，而AD-Ctsb组行为与WT对照组相似。

3.3 海马神经发生增强

AD对照组DCX⁺细胞数量较WT对照组减少50%，Ctsb治疗使AD小鼠神经发生水平恢复至WT对照组水平。5月龄时的细胞增殖分析未显示组间差异，表明Ctsb对神经发生的保护作用出现在疾病后期。

3.4 斑块沉积与神经炎症未改变

AD小鼠皮层和海马中Thioflavin-S阳性的淀粉样斑块密度无组间差异。Iba1⁺小胶质细胞密度在AD组中显著升高（基因型主效应），但Ctsb处理未改变神经炎症指标。

3.5 蛋白质组学机制探索

海马蛋白质组分析显示，Ctsb处理使AD小鼠mRNA代谢过程（如S100a10、Anxa2）、细胞质核糖体蛋白表达增加，同时降低肌原纤维蛋白（如Myl2、Myl3）的异常积累。肌肉蛋白质组中，Ctsb在WT小鼠线粒体过程下调，而在AD小鼠中翻译过程上调。血浆蛋白质组分析表明，Ctsb处理逆转AD引起的代谢过程抑制，使代谢通路活性向野生型水平恢复。

4 讨论

本研究首次证明肌肉来源的Ctsb长期表达可改善AD小鼠的认知缺陷和神经发生，且不依赖淀粉样斑块清除或神经炎症调控。蛋白质组学数据提示Ctsb通过促进海马RNA加工和蛋白质翻译、调节兴奋-抑制平衡（如Slc17a6/VGLUT2下调），以及系统性地改善肌肉和血浆代谢状态发挥治疗作用。值得注意的是，Ctsb对WT小鼠产生认知损害效应，说明其作用具有疾病状态依赖性。该研究为外周器官-脑轴调控提供了新见解，并为AD治疗开发了新型肌肉靶向策略。

研究局限性

本研究仅使用雄性小鼠，且样本量较小。Ctsb在WT与AD小鼠中的蛋白加工过程存在差异（AD小鼠成熟Ctsb比例增加），其具体机制需进一步探索。未来需在其他AD模型和雌性动物中验证疗效，并优化给药时机与靶器官选择。