在阿尔茨海默病模型小鼠中，可溶性脑Aβ原原纤维将Aβ斑块病理与脑脊液Aβ42/Aβ40比值、神经丝光和tau蛋白的变化联系起来

Andersson等人发现，脑原纤维中Aβ42/Aβ40比值高，最能预测脑脊液（CSF）中Aβ42/Aβ40比值较低和神经丝光/总tau水平较高，这表明阿尔茨海默病脑脊液的变化比淀粉样斑块更准确地反映了可溶性原纤维。

　　

可溶性脑 Aβ 原纤维：阿尔茨海默病研究的新突破

来自瑞典隆德大学临床记忆研究单位等多个机构的研究人员，在《Nature Aging》期刊上发表了题为 “Soluble cerebral Aβ protofibrils link Aβ plaque pathology to changes in CSF Aβ42/Aβ40 ratios, neurofilament light and tau in Alzheimer’s disease model mice” 的论文。这一研究对于深入理解阿尔茨海默病（AD）的病理机制、优化生物标志物的临床应用以及开发更有效的治疗策略具有重要意义。

一、研究背景

AD 是一种常见的神经退行性疾病，其病理特征包括淀粉样 β（Aβ）斑块沉积、tau 蛋白细胞内聚集和神经退行性变。脑脊液（CSF）中的生物标志物浓度变化与这些病理过程密切相关，在疾病的临床诊断和临床试验中具有重要作用。其中，CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值是 Aβ 病理的重要生物标志物，在 AD 临床前期就已降低。传统观点认为，该比值降低是由于高度聚集倾向的 Aβ42 沉积到 Aβ 斑块的不溶性纤维中，导致可运输到 CSF 的可溶性 Aβ42 浓度降低。然而，一些研究结果对此提出了质疑。例如，AD 患者大脑神经病理学评估显示 Aβ40 也在 Aβ 斑块中积累，但不影响其在 CSF 中的浓度；Aβ 正电子发射断层扫描（PET）研究发现，尽管大脑中纤维状 Aβ 负荷持续增加，但 CSF Aβ42/Aβ40 比值却达到平台期。这表明大脑中纤维状 Aβ 的积累对 CSF Aβ42/Aβ40 比值的影响有限，需要进一步研究以明确 CSF Aβ42/Aβ40 比值变化所反映的潜在病理事件。

此外，可溶性 Aβ 寡聚体和原纤维在 AD 患者大脑中增加，一些罕见的家族性 AD 由特定突变引起，这些突变增强了可溶性 Aβ 聚集体的形成，患者虽无纤维状 Aβ，但 CSF Aβ42/Aβ40 比值和 Aβ42 浓度较低。这提示大脑中可溶性 Aβ 寡聚体和原纤维与 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值降低可能存在关联，且可溶性 Aβ 寡聚体和原纤维可能是 Aβ 最具致病性的形式，会损害突触结构和功能，导致神经元死亡。同时，已知 CSF 中神经丝轻链（NfL）和总 tau（t-tau）浓度在 AD 早期 Aβ 病理过程中增加，但它们与可溶性 Aβ 寡聚体和原纤维的关联程度尚不清楚。

二、研究材料与方法

（一）实验动物

选用雄性和雌性杂合 5xFAD 转基因小鼠（2 - 12 个月）以及雄性和雌性 APPNL-G-F/NL-G-F 敲入小鼠（1 - 9 个月）。5xFAD 小鼠在小鼠 Thy1 启动子元件控制下，过表达含多个突变的人 APP（695）和人 PS1；APPNL-G-F/NL-G-F 敲入小鼠的内源性 APP 基因 Aβ 序列人源化，并引入了与家族性 AD 相关的三个突变。实验动物饲养于特定环境，遵循相关动物研究规定和伦理审批。

（二）样本采集

在特定时间从 5xFAD 小鼠和 APPNL-G-F/NL-G-F 敲入小鼠的枕大池收集 CSF，样本收集后立即处理并储存于 - 80°C。采集小鼠大脑组织时，先进行心脏灌注，然后分离左右半球，右半球皮层用于生化分析，左半球固定、蔗糖浸泡后切片储存。

（三）生化分析

采用特定试剂盒和分析仪测定 CSF 中 Aβ42、Aβ40、t-tau 和 NfL 的浓度。对大脑组织进行处理，分别获取 TBS 可溶性部分和甲酸可溶性部分，测定其中 Aβ42 和 Aβ40 的浓度。利用电化学发光免疫分析测定可溶性脑提取物中 Aβ 原纤维的浓度，通过免疫沉淀和特定试剂盒测定脑可溶性 Aβ 原纤维中 Aβ42 和 Aβ40 的浓度。

（四）免疫组化与图像分析

对大脑切片进行处理，用特定抗体孵育，然后用荧光显微镜或激光扫描共聚焦显微镜成像，使用 Fiji 软件量化 Aβ40 和 Aβ42 染色区域。

（五）统计分析

使用非参数 Kruskal - Wallis 检验比较不同年龄组 CSF 生物标志物浓度和大脑 Aβ 病理指标，若有显著性差异则用两尾 Mann - Whitney u 检验进行事后组间比较。通过简单和多元线性回归模型分析 CSF 生物标志物与大脑 Aβ 病理指标的关联，使用 Bootstrapping 比较不同回归模型的调整 R2，进行中介分析评估变量间的中介效应。

三、研究结果

（一）CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值及相关蛋白浓度随年龄变化

在 5xFAD 小鼠中，CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值随年龄下降，4 个月时比最年轻组降低 30%，12 个月时下降 68%，这是由于 CSF 中 Aβ42 浓度随时间降低，而 Aβ40 浓度不受影响。同时，CSF 中 NfL 和 t-tau 浓度随年龄增加。免疫组化显示，随着小鼠年龄增长，皮质 Aβ42 和 Aβ40 的负担增加，Aβ42 在斑块中分布更均匀，Aβ40 在核心周围更丰富，相对皮质沉积 Aβ42 高于 Aβ40，导致皮质 Aβ42/Aβ40 免疫反应性随年龄增加。在 APPNL-G-F/NL-G-F 敲入小鼠中，CSF 中 Aβ42 浓度也随年龄下降，同时可溶性原纤维中 Aβ42 浓度和皮质斑块中 Aβ42 免疫反应性增加。

（二）脑可溶性原纤维中 Aβ42/Aβ40 比值对 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值的预测作用

简单线性回归模型显示，CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值与皮质 Aβ42/Aβ40 免疫反应性和可溶性 Aβ42/Aβ40 原纤维呈负相关，与甲酸提取的 Aβ 中 Aβ42/Aβ40 比值无相关性。多元线性回归模型表明，可溶性 Aβ42/Aβ40 原纤维是 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值降低的最强独立预测因子。中介分析发现，可溶性 Aβ42/Aβ40 原纤维完全介导了皮质 Aβ42/Aβ40 免疫反应性对 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值的影响。在 APPNL-G-F/NL-G-F 敲入小鼠中，也得到了类似结果，CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值与可溶性原纤维中 Aβ42 浓度独立相关，且原纤维中 Aβ42 浓度完全介导了斑块中 Aβ42 免疫反应性对 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值的影响。

（三）脑可溶性原纤维中 Aβ42/Aβ40 比值对 CSF 中 NfL 和 t-tau 浓度的预测作用

简单线性回归模型显示，CSF 中 NfL 和 t-tau 浓度与皮质 Aβ42/Aβ40 免疫反应性和可溶性 Aβ42/Aβ40 原纤维呈正相关，与甲酸提取的 Aβ 中 Aβ42/Aβ40 比值无相关性。多元线性回归模型表明，可溶性 Aβ42/Aβ40 原纤维是 CSF 中 NfL 和 t-tau 浓度增加的最强独立预测因子。中介分析发现，可溶性 Aβ42/Aβ40 原纤维完全介导了皮质 Aβ42/Aβ40 免疫反应性对 CSF 中 NfL 和 t-tau 浓度的影响。

四、研究结论与讨论

（一）研究结论

本研究表明，CSF 中降低的 Aβ42/Aβ40 比值可能在很大程度上反映了大脑中富含 Aβ42 的中间可溶性 Aβ 原纤维形成增加。可溶性 Aβ 原纤维中 Aβ42/Aβ40 比值是 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值降低以及 NfL 和 t-tau 浓度增加的最佳预测指标，这意味着 CSF 中 NfL 和 t-tau 浓度增加在一定程度上反映了由富含 Aβ42 的可溶性 Aβ 原纤维介导的神经毒性过程。

（二）讨论

以往认为纤维状 Aβ 在斑块中心占主导，其积累与 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值降低有关，但本研究发现 5xFAD 小鼠中纤维状 Aβ 沉积的 Aβ42/Aβ40 比值随时间稳定，对 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值影响较小，提示之前报道的与 Aβ PET 的负相关可能是其他 Aβ 相关病理过程（如可溶性 Aβ 原纤维形成）的继发结果。本研究存在一定局限性。5xFAD 小鼠由于 APP 和 PS1 过表达，疾病进展迅速，样本采集时 Aβ 已开始沉积，无法估计无 Aβ 斑块时大脑中 Aβ42 与 Aβ40 的产生速率。脑组织样本提取 Aβ 的过程可能改变肽的天然结构和性质，影响其聚集状态。此外，未测量不同时间点间质液中 Aβ 单体和原纤维的浓度，这有待未来研究进一步探索。

总体而言，该研究揭示了可溶性 Aβ 原纤维在 AD 中可能是 Aβ 斑块病理与 CSF 生物标志物变化之间的关键联系。CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值可能是大脑中 Aβ42 寡聚体和原纤维水平的间接测量指标，与反映脑核心斑块的 Aβ PET 提供不同信息。研究结果为解释 AD 临床试验中 CSF 生物标志物变化提供了新视角，若未来研究能进一步证实，将对 AD 的诊断、治疗和药物研发产生重要影响。例如，使用如 lecanemab 等疗法使 CSF 中 Aβ42/Aβ40 比值正常化，可能意味着这些疗法不仅能清除不溶性 Aβ 纤维，还能降低大脑中有毒 Aβ 寡聚体和原纤维的水平，为 AD 治疗开辟新方向。