神经退行性病变中关键病理蛋白的核仁聚集：尸检脑组织中的新型病理机制与神经保护作用

《Acta Neuropathologica》：Nucleolar aggregation of key neuropathological proteins in the postmortem neurodegenerative brain

本研究针对神经退行性疾病中核仁功能紊乱的机制展开探索，首次在尸检人脑组织中证实Aβ、p-Tau、α-synuclein、pTDP-43等蛋白在核仁内形成淀粉样聚集体，并揭示其从液态 foci 向固态 aggresome 的演变过程。研究发现核仁 aggresome 的形成与神经元易损性相关，其中 p-Tau 聚集与神经病理负担正相关，而 α-synuclein 聚集可能具有神经保护作用。该研究为理解核仁在脑老化与疾病中的双重角色提供了新视角。

　　

在探索神经退行性疾病奥秘的过程中，科学家们逐渐将目光投向细胞核内一个神秘的结构——核仁。传统认知中，核仁主要负责核糖体RNA的合成与加工，但近年研究发现，它可能扮演着更为复杂的角色，尤其是在细胞应激反应和蛋白质质量控制方面。然而，这种功能在衰老和疾病状态下如何变化，特别是在阿尔茨海默病、帕金森病、额颞叶痴呆等重大脑部疾病中，始终是未解之谜。更引人深思的是，此前关于病理蛋白在核仁内聚集的现象，仅停留在细胞模型和体外实验的层面，缺乏在真实人脑组织中的直接证据。这种知识空白限制了我们对神经退行性疾病分子机制的全景理解。

为了填补这一关键空白，由Guinevere F. Lourenco和Glenda M. Halliday领导的研究团队开展了一项系统性研究，成果发表在《Acta Neuropathologica》上。研究人员收集了包括阿尔茨海默病（AD）、路易体病（LBD）、额颞叶变性（FTLD）等多种神经退行性疾病患者以及正常老龄对照的尸检脑组织样本，构建了一个具有广泛代表性的队列。他们首先通过经典的刚果红染色结合偏振光显微镜技术，确认了神经元核仁内确实存在具有淀粉样特性的聚集体。进而，利用针对Aβ、磷酸化tau（p-Tau）、α-synuclein、磷酸化TDP-43（pTDP-43）、FUS等多种关键神经病理蛋白的特异性抗体进行免疫组织化学染色，精细地揭示了这些蛋白在核仁内的分布与形态。研究还采用了免疫荧光技术，定量分析了核仁aggresome存在与否对核内DNA（DAPI染色）和核糖体RNA（rRNA免疫荧光）水平的影响，以探究其功能后果。

核仁空腔在尸检人脑神经元核仁中被发现

研究人员在观察人脑组织切片时，发现神经元核仁内存在明显的球形空白区域，即核仁空腔。这些空腔不被标记核仁亚区（如纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分）的经典抗体显著着色，也不被 hematoxylin（苏木精）染色，表明它们是独立于经典核仁结构的特殊区域。进一步观察发现，这种核仁空腔广泛存在于正常老龄对照和所有被检测的神经退行性疾病患者的神经元中。

核仁空腔内含有淀粉样聚集体并可进展为大的aggresome

通过刚果红染色，研究证实了这些核仁空腔内确实含有淀粉样物质。他们观察到三种类型的核仁淀粉样聚集体：分散在核仁内的多个小焦点、位于核仁中央的单个大aggresome，以及两者并存的形式。研究人员推测，这三种类型可能代表了蛋白质从液态的、可逆的焦点向固态的、不可移动的aggresome逐步发展的连续过程，这一推测得到了观察到的小空腔融合现象的佐证。这些聚集体对蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶具有抗性，证实了其稳定、不溶的淀粉样特性。

核仁淀粉样聚集体普遍存在但只有aggresome与临床疾病相关

定量分析显示，虽然核仁聚集体在所有组别（包括老龄对照）的神经元中都存在，但其频率和类型在不同疾病状态下存在差异。多个小焦点是最常见的类型，而中央大aggresome则较少见，但在无症状的、仅有年龄相关病理改变的老龄对照和LATE（边缘系统为主年龄相关TDP-43脑病）组中频率相对较高。重要的是，中央大aggresome的频率与临床疾病病程呈显著负相关，提示含有此类聚集体的神经元在疾病进展中更易退化。

Aβ聚集体仅出现在少部分核仁aggresome中且不先于Aβ斑块沉积出现

研究发现，Aβ可以被隔离到核仁内的三种聚集体类型中。然而，核仁Aβ aggresome仅在一部分LATE、AD±LATE、LBD和FTLD-FUS病例中被发现。更重要的是，Aβ斑块阳性病例中才观察到多种Aβ聚集体类型，而斑块阴性组仅有一例携带Aβ aggresome。这表明在颞叶皮层，核仁Aβ聚集并不先于细胞外斑块沉积发生，因此不支持核仁Aβ聚集是Aβ斑块形成“种子”的假说。

磷酸化tau的核仁聚集与所有临床神经退行性疾病相关且与神经病理负荷增加相关

磷酸化tau（p-Tau）同样被发现在核仁内形成三种类型的聚集体。值得注意的是，老龄对照和无症状LATE病例中未发现任何类型的核仁p-Tau聚集体，而所有神经退行性疾病组均存在p-Tau aggresome。p-Tau aggresome的存在与Aβ斑块负荷（A评分）呈正相关。此外，在没有神经原纤维缠结（B评分=B0）的病例中也发现了核仁p-Tau聚集体，提示这些结构可能先于tau病理出现，并可能“播种”tau病理。

神经元核仁α-synuclein aggresome似乎具有保护作用并在tau病理存在时消散

α-synuclein也被发现存在于核仁聚集体中。一个显著的现象是，很大比例的老龄对照（60%）拥有中央大α-synuclein aggresome，而无症状LATE则没有。在疾病组中，LBD和AD±LATE也发现了α-synuclein聚集体。核仁α-synuclein聚集的进展阶段与神经原纤维缠结分期（B评分）呈负相关，表明随着tau病理的进展，神经元会减少其α-synuclein aggresome。这提示α-synuclein aggresome的组装可能具有保护性，并在tau病理出现时消散。

核仁pTDP-43 aggresome是LATE病理的一个特征

磷酸化TDP-43（pTDP-43）的核仁聚集在之前未有报道。研究发现，pTDP-43主要形成多个小焦点或中央大aggresome。中央大pTDP-43 aggresome特异性地出现在LATE TDP组（即LATE和AD±LATE病例），而在FTLD-TDP病例中则没有。此外，pTDP-43聚集的进展阶段与Aβ斑块负荷（A评分）和神经原纤维缠结扩散（B评分）呈正相关。这表明核仁pTDP-43聚集并不“播种”TDP-43病理，但在Aβ和tau病理并存的情况下，与LATE病理密切相关。

FUS仅很少被隔离到核仁聚集体中

与上述蛋白不同，FUS（以及同属FET蛋白家族的EWS和TAF15）在颞叶皮层任何病例组中均未观察到明显的核仁隔离。仅在少数FTLD-FUS病例的额叶和前扣带回皮层切片中发现了FUS聚集体，表明其核仁聚集相对罕见。

其他神经退行相关聚集倾向蛋白未见核仁隔离

对朊病毒蛋白（PrP^c）、由C9orf72基因六核苷酸重复扩增产生的多聚甘氨酸-丙氨酸（poly(GA)）二肽重复蛋白（DPR）以及亨廷顿病相关的多聚谷氨酰胺（polyQ）束的检测中，均未发现这些蛋白在核仁内形成聚集体的证据。值得注意的是，在小脑浦肯野细胞中，携带核内poly(GA)包涵体的细胞其核仁均显示有空腔，但空腔内并未检测到poly(GA)或其他被测蛋白。

核仁p-Tau aggresome影响DNA水平但不影响rRNA水平

为了探究核仁aggresome的功能影响，研究人员比较了含有仅对α-synuclein呈阳性的aggresome的老龄对照神经元与含有仅对p-Tau呈阳性的aggresome的AD神经元。结果显示，无论是否存在aggresome，两组神经元间的rRNA水平均无显著差异。然而，在AD中，不含aggresome的神经元DNA水平升高（与预期一致），而含有p-Tau aggresome的神经元DNA水平则显著降低，表明p-Tau aggresome可能缓解了AD中常见的基因组不稳定性。相比之下，含有α-synuclein aggresome的对照神经元DNA水平无变化，提示其可能影响不同的核功能。

研究结论与意义

本研究首次在尸检人脑组织中证实了核仁内存在由关键神经病理蛋白构成的淀粉样聚集体，并描绘了其从动态焦点到固态aggresome的演变谱系。研究确立了核仁隔离淀粉样蛋白是大脑中常见的分子机制，为理解脑老化与神经退行性疾病提供了新视角。

研究发现，含有大型核仁aggresome的神经元选择性退化，且这些aggresome可包含α-synuclein、p-Tau或pTDP-43，较少包含Aβ或FUS，而不包含朊病毒或重复扩展蛋白。除p-Tau外，蛋白质在核仁aggresome中的存在与其诊断性细胞病理包涵体之间无相关性，反驳了核仁蛋白聚集体是其细胞病理“种子”的观点。

α-synuclein和p-Tau的核仁aggresome似乎存在于一个连续过程中：α-synuclein aggresome多见于对照者神经元，提示其可能具有神经保护作用，并随着tau神经病理的增加而减少；而p-Tau aggresome则出现在所有神经退行性疾病组中，其形成程度与神经退行性病理负荷增加相关。对AD神经元的研究表明，p-Tau aggresome对基因组不稳定性具有保护作用。

核仁pTDP-43 aggresome是LATE或AD病例的特征，而在所有类型的FTLD病例中均缺失。LATE相对于FTLD较晚的发病年龄以及已知的TDP-43随年龄的细胞变化，可能导致核仁pTDP-43聚集，这可能是对年龄相关核内TDP-43减少的一种代偿，并可能促进LATE病理的发生。

总之，这项研究提供了令人信服的证据，表明大多数人类神经元含有包含淀粉样蛋白的核仁空腔，这些淀粉样结构并非总是有害的，在某些情况下很可能具有功能。这些结构的角色及其与核仁功能和功能障碍的关系需要进一步研究。该发现不仅深化了对核仁在神经细胞应激反应中作用的理解，也为开发针对神经退行性疾病早期分子事件的新型干预策略提供了潜在靶点。