Aβ42诱导不同神经元群体特异性细胞死亡模式的新机制：基于新型果蝇模型的研究

《CELL DEATH AND DIFFERENTIATION》：Amyloid-beta induces distinct forms of cell death in different neuronal populations

本刊推荐：为解析阿尔茨海默病（AD）中Aβ42毒性作用的分子机制，研究人员通过构建新型黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）模型开展神经元特异性Aβ42分泌研究。结果发现分泌型Aβ42可诱导神经元发生凋亡与铁死亡（ferroptosis）两种差异化死亡模式，且通过小分子抑制剂靶向铁死亡通路可显著改善幼虫爬行行为障碍。该研究为AD治疗策略开发提供了新型实验平台与靶点启示。

　　

随着美国FDA近期先后批准三种靶向β-淀粉样蛋白（Aβ）的被动免疫疗法（aducanumab、lecanemab和donanemab），阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）治疗领域迎来了历史性突破。这一进展重新激发了科学界对Aβ毒性分子机制的研究热情。然而，由于AD病程中生理变化的复杂性，人们始终难以厘清可溶性Aβ₄₂升高对神经元功能的具体影响。更棘手的是，不同神经元群体对Aβ₄₂沉积的易感性及后续细胞死亡模式是否存在差异，仍是未解之谜。

为突破这一瓶颈，Rosalind Heron等研究者在《CELL DEATH AND DIFFERENTIATION》发表最新研究，通过构建一种革命性的黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）模型，首次在活体环境中实时揭示了Aβ₄₂诱导的神经元特异性死亡机制。该模型通过将人源Aβ₄₂（human Aβ₄₂, hAβ₄₂）与前脑啡肽原（pre-proenkephalin, PENK）信号肽融合，实现神经元特异性分泌表达，并利用红色荧光蛋白mKate2标记表达细胞，为实时追踪Aβ₄₂病理进程提供了独特窗口。

研究的关键技术方法包括：利用QUAS/QF系统实现神经元特异性基因表达；通过免疫荧光染色（使用抗Aβ₄₂单克隆抗体）检测不同发育阶段果蝇中枢神经系统（CNS）中Aβ₄₂沉积空间分布；采用活体显微注射技术（ Annexin V与SYTOX^TM染料联用）实时观测细胞死亡模式；结合幼虫爬行行为学分析及小分子抑制剂（铁螯合剂、黄酮类化合物、FDA批准药物）干预实验验证机制。

研究结果

神经元对hAβ₄₂沉积存在差异性易感

通过nSyb（neuronal synaptobrevin）启动子驱动分泌型hAβ₄₂表达，研究者发现该模型能诱发果蝇发育早期（幼虫至蛹期）死亡，且死亡率显著高于既往果蝇Aβ模型。免疫荧光染色显示，胚胎、幼虫和蛹期CNS中均出现Aβ₄₂沉积的空间异质性：部分神经元胞体呈现密集沉积，轴突区域可见点状沉积，而老年个体脑表面褶皱处甚至出现斑块样沉积。值得注意的是，沉积现象并非仅出现于表达hAβ₄₂的神经元（mKate2阳性），提示神经元对Aβ₄₂的易感性存在固有差异。

分泌型Aβ₄₂特异性破坏幼虫爬行行为

通过量化二期幼虫爬行行为，研究发现分泌型hAβ₄₂表达组幼虫的移动距离、平均速度及位移均显著下降。进一步分析发现，幼虫决策行为关键指标——头部摆动（head casting）次数和转向（turning）频率显著增加，提示Aβ₄₂可能通过干扰神经回路决策功能导致运动异常。

毒性效应具有Aβ亚型与分泌形式特异性

对照实验表明，分泌型hAβ₄₀（缺乏C末端异亮氨酸和丙氨酸）或神经元内滞留型hAβ₄₂（非分泌型）均未引起早期死亡或行为异常，证实毒性作用严格依赖于分泌型Aβ₄₂异构体。免疫染色显示非分泌型hAβ₄₂在神经元内呈均匀分布，而非特异性沉积。

Aβ₄₂诱导差异化细胞死亡模式

活体成像实验发现，分泌型hAβ₄₂可快速诱发胚胎期神经元死亡。Annexin V标记显示绝大多数死亡神经元呈现凋亡特征（mKate2荧光丢失），且多呈集群性死亡（>2个神经元/簇）。值得注意的是，部分mKate2阳性神经元同时出现Annexin V与SYTOX^TM共标记，符合铁死亡特征。进一步通过胶质细胞特异性标记（Repo驱动GFP表达）证实，SYTOX^TM信号主要来源于吞噬死亡神经元的胶质细胞。

铁死亡抑制可挽救行为缺陷

研究者分别使用铁螯合剂（DPD、CP502）、黄酮类化合物（EGC、ECG、EGCG）及FDA批准药物（idebenone、17-β-estradiol、melatonin）干预后发现，所有靶向铁死亡通路的抑制剂均能显著恢复幼虫爬行行为参数，证明铁死亡在Aβ₄₂诱导的认知功能障碍中起核心作用。

结论与展望

本研究通过创新性果蝇模型揭示：分泌型Aβ₄₂不仅具有神经元选择性沉积特性，更能同时激活凋亡与铁死亡两种差异化死亡通路。更重要的是，铁死亡特异性抑制可逆转Aβ₄₂引发的行为障碍，为AD治疗提供了新靶点。该模型成功建立了从分子毒性、细胞死亡到行为表型的完整研究链条，未来可通过单细胞测序等技术进一步解析神经元易感性差异的分子基础，为开发精准干预策略开辟新路径。