溶血磷脂酰胆碱与阿尔茨海默病早期淀粉样蛋白沉积的APOE ε4依赖性关联

《Nature Aging》：Lysophosphatidylcholines are associated with amyloidosis in early stages of Alzheimer’s disease

本研究针对阿尔茨海默病（AD）早期代谢紊乱机制不明确的问题，通过靶向代谢组学分析加勒比裔人群血浆样本，发现溶血磷脂酰胆碱（lysoPCs）与生物标志物支持的AD（P-tau181/P-tau217）显著相关，且该关联受APOE ε4基因型调控。研究进一步在脑组织队列中验证lysoPCs与AD病理负相关，提示lysoPCs可能通过影响多不饱和脂肪酸（如DHA、ARA）的脑内运输参与AD早期发病，为代谢干预提供了新靶点。

　　

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）作为一种进行性神经退行性疾病，全球影响着数百万人的健康。尽管科研界已投入大量精力，其发病机制仍存在诸多未解之谜，尤其是疾病早期阶段的代谢变化规律尚未明确。近年来，高通量代谢组学技术的发展为揭示AD的分子网络提供了强大工具。代谢组作为最接近表型的组学层面，能够直接反映机体生化状态的改变，有望为AD的早期诊断和干预策略提供关键线索。

本研究聚焦于AD早期阶段的代谢紊乱，重点探讨血浆代谢物与AD临床诊断及生物标志物（包括P-tau181、P-tau217、P-tau231和Aβ42:Aβ40比值）之间的关联。研究人员假设，在AD临床症状出现前，体内特定代谢通路已发生异常，这些变化可能先于典型的病理蛋白沉积，从而为早期干预提供时间窗口。

为验证这一假设，研究团队设计了一项多队列、多组学的整合分析。首先，他们利用高分辨率质谱技术对来自加勒比裔西班牙人群（EFIGA队列）的1,068例血浆样本进行非靶向代谢组学检测，其中包含250例AD患者和818例健康对照。通过代谢物全关联分析（MWAS）和加权基因共表达网络分析（WGCNA），系统筛选与AD临床诊断及生物标志物相关的代谢特征。随后，在华盛顿高地社区老龄化研究（WHICAP队列）的351例样本中进行独立验证，并在宗教秩序研究与记忆和老龄化项目（ROSMAP队列）的110例尸检脑组织样本中进一步验证代谢物与AD神经病理的关联。

关键技术方法概述

研究采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）对血浆和脑脊液代谢物进行非靶向检测，使用亲水相互作用色谱柱（HILIC+）和反相C18柱分别分析极性及非极性代谢物。通过apLCMS和xMSanalyzer流程进行峰识别与注释，采用Schymanski标准对代谢物进行置信度分级。AD生物标志物（P-tau181、P-tau217、P-tau231、Aβ42/Aβ40）通过Simoa单分子阵列技术检测。统计分析采用多元线性回归和逻辑回归模型，校正年龄、性别因素，并控制错误发现率（FDR）。网络分析通过WGCNA实现代谢模块识别，通路富集分析借助MetaboAnalyst平台完成。

研究结果

1. 代谢特征与AD生物标志物的关联格局

研究发现，442个代谢特征与至少一种AD相关表型（临床AD、生物标志物支持的AD或血浆生物标志物水平）显著相关。其中，氨基酸代谢通路与P-tau生物标志物显著富集，而唾液酸和N-糖基化通路与Aβ42:Aβ40比值相关。尤为值得注意的是，通过多种降维方法均一致显示，携带多不饱和脂肪酸的溶血磷脂酰胆碱（lysoPCs）与生物标志物支持的AD及P-tau水平存在APOE ε4依赖性关联。

2. LysoPCs在AD早期阶段的特异性作用

研究人员构建了47个lysoPCs特征的主成分（PCs），发现前五个主成分可解释约65%的变异。进一步分析显示，PC1（所有lysoPCs正向载荷）与生物标志物支持的AD负相关，且该保护性效应仅在APOE ε4非携带者中显著；而PC4（负向载荷lysoPC(22:6)和lysoPC(20:4)）与AD风险正相关，且该风险仅限于APOE ε4携带者。这表明lysoPCs对AD的影响高度依赖于APOE基因型。

3. 跨队列验证与脑组织证据

在WHICAP队列中，lysoPCs主成分与AD的关联模式与EFIGA队列高度一致（PC1载荷相关性r=0.92）。更重要的是，在ROSMAP队列的脑组织样本中，lysoPCs水平与AD神经病理负担（包括淀粉样斑块、神经原纤维缠结和整体病理评分）显著负相关，进一步证实lysoPCs在AD中枢神经系统中的生物学意义。

4. 协同代谢网络揭示核心通路

WGCNA分析识别出15-18个共表达代谢模块。其中，紫色模块（富含lysoPCs）与生物标志物支持的AD及P-tau181负相关；绿色模块（富含甘油磷脂酰胆碱）与所有P-tau生物标志物负相关；而鲑鱼模块（以肌酐为核心枢纽代谢物）与AD风险正相关。这些模块提示氨基酸代谢、尿素循环和脂质代谢通路在AD早期阶段发生协同改变。

5. 微生物-宿主共代谢物的潜在作用

研究还发现多种色氨酸微生物代谢物（如1H-吲哚-3-甲醛、吲哚丙烯酸）与P-tau181和P-tau217显著相关。硫酸吲哚酚（indoxyl sulfate）作为一种已知的尿毒症毒素，与所有三种P-tau生物标志物均正相关，提示肠道菌群代谢可能通过影响炎症和氧化应激参与AD进程。

结论与展望

本研究通过整合多队列代谢组学与AD生物标志物数据，系统揭示了lysoPCs在AD早期病理中的关键作用。其主要贡献在于：第一，首次在加勒比裔西班牙人群中发现lysoPCs与AD生物标志物的关联具有APOE ε4依赖性，提示遗传背景可能影响代谢风险因素的效应；第二，通过血浆-脑组织多维度验证，证实lysoPCs减少与AD神经病理直接相关，支持其作为反映脑内脂质代谢紊乱的可靠指标；第三，发现lysoPCs与多不饱和脂肪酸（如DHA、ARA）的运输功能密切相关，为理解脂肪酸代谢异常如何促进AD发病提供了机制线索。

这些发现不仅深化了对AD代谢异质性的认识，更重要的是提示循环lysoPCs水平有望成为AD早期筛查的生物标志物，特别是针对APOE ε4携带者的风险分层可能具有临床价值。未来研究可进一步探索通过调节lysoPCs代谢或补充特定脂肪酸来干预AD病理进程的可行性，为开发新的防治策略提供理论依据。

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附录图表说明

本文中引用的图表均来自原始研究：图1展示代谢特征与AD结局的关联网络；图3通过WGCNA分析揭示核心代谢模块及其枢纽代谢物；图4重点呈现lysoPCs主成分与AD的遗传修饰效应。所有结论均基于严格的统计学校正和多重验证，细节可参考原文附表。