改善腹侧海马体中易受损的 Calbindin1-神经元可挽救 tau 诱导的情景记忆障碍

为探究阿尔茨海默病（AD）中 tau 病理相关问题，华中科技大学同济医学院的研究人员研究腹侧海马体 Calbindin1-神经元，发现相关机制及改善方法。相关成果发表在《Translational Neurodegeneration》上。

　　

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD），这个名字想必大家并不陌生，它是一种极为常见的神经退行性疾病，如同大脑的 “橡皮擦”，无情地抹去患者的记忆。随着全球老龄化的加剧，AD 的发病率也在逐年上升，给无数家庭带来了沉重的负担。目前，AD 的发病机制尚未完全明确，这也使得有效的治疗手段十分有限。

在 AD 的众多病理特征中，神经元内过度磷酸化 tau 蛋白的积累格外引人注目。tau 蛋白就像神经元内部的 “脚手架”，对维持神经元的正常结构和功能起着关键作用。然而，在 AD 患者体内，tau 蛋白发生异常磷酸化，导致其结构和功能出现紊乱，进而引发一系列神经细胞的病变。更为关键的是，tau 病理与患者的记忆丧失之间存在着紧密的联系，这使得深入了解 tau 蛋白在 AD 中的作用机制成为了攻克这一疾病的关键。

为了深入探究 AD 中 tau 病理的奥秘，华中科技大学同济医学院的研究人员展开了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Translational Neurodegeneration》上。

研究人员为开展此项研究，采用了多种关键技术方法。他们利用免疫荧光染色技术，来识别受 tau 病理影响的易损脑区和神经元类型；借助化学遗传学、电生理记录、体内 Ca²⁺记录等手段，深入研究 tau 积累对神经元的影响；运用蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学技术，探索神经元对 tau 积累易感性的潜在机制；通过构建多种转基因小鼠模型，结合行为学测试，如新颖物体识别（NOR）和物体时间顺序识别等实验，评估 tau 积累对小鼠认知功能的影响 。

下面来看具体的研究结果：

1. dvCA1^Calb1-神经元易受磷酸化 tau 积累影响：研究人员通过对 AD 患者死后大脑以及多种小鼠模型进行研究发现，在 AD 患者的前海马 CA1 区，尤其是 Calbindin1^-（Calb1^-）神经元中，存在大量过度磷酸化 tau 的积累。在 P301L 小鼠等模型中，也观察到腹侧海马 CA1 区（vCA1）的 dvCA1 亚区对 tau 病理更为敏感，且主要集中在 Calb1^-神经元中。这表明 dvCA1^Calb1-神经元在 tau 病理过程中具有高度的易感性。

2. tau 积累破坏物体时间顺序辨别能力：研究人员对 P301L 小鼠进行行为学测试，在新颖物体识别测试中，P301L 小鼠与野生型小鼠表现相似，能够正常辨别新旧物体。但在物体时间顺序识别测试中，P301L 小鼠出现明显的认知障碍，探索时间较近物体的时间显著增加，辨别指数降低。进一步研究发现，tau 积累会导致 dvCA1^Calb1-神经元的兴奋性显著下降，功能受到抑制，从而直接破坏了物体时间顺序辨别能力。

3. tau 积累损害神经元放电模式：通过体外膜片钳记录和体内 Ca²⁺记录实验，研究人员发现 tau 积累会使 dvCA1^Calb1-神经元的内在兴奋性降低，对去极化电流的反应减弱，Ca²⁺荧光信号也显著降低。在物体时间顺序辨别测试中，tau 积累的小鼠在探索时间较远物体时，dvCA1^Calb1-神经元的 Ca²⁺信号峰值和曲线下面积（AUC）明显下降，表明 tau 积累抑制了这些神经元在识别时间较远物体时的活动，损害了其与时间顺序辨别相关的放电模式。

4. MARK4 驱动神经元对磷酸化 tau 积累的易感性：研究人员对 dvCA1 和 dCA1 进行蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析，发现二者在生理和 tau 病理条件下的蛋白质和磷酸化蛋白质网络存在差异。在 P301L 小鼠的 dvCA1 中，tau 蛋白在多个位点发生过度磷酸化，预测分析显示 MARK4 等激酶活性升高。进一步研究发现，MARK4 在 P301L 小鼠的 dvCA1^Calb1-神经元中显著上调，且与磷酸化 tau 共定位。敲低 MARK4 后，dvCA1^Calb1-神经元中的磷酸化 tau 积累减少，小鼠的物体时间顺序辨别能力得到改善，表明 MARK4 在驱动 dvCA1^Calb1-神经元对磷酸化 tau 积累的易感性以及相关认知障碍中发挥着重要作用。

5. DEPTAC 逆转磷酸化 tau 积累：研究人员利用自行开发的 DEPhosphorylation TArgeting Chimera（DEPTAC），促进 tau 与 PP2A-Bα 的结合，以实现 tau 的去磷酸化。体外实验表明，DEPTAC 能够显著降低转染人 tau 的原代海马神经元中总 tau 和磷酸化 tau 的水平。体内实验显示，向 3 月龄 P301L 小鼠侧脑室注射 DEPTAC 后，dvCA1^Calb1-神经元中的磷酸化 tau 积累明显减少，小鼠的物体时间顺序辨别能力得到显著改善，同时突触蛋白水平增加，表明 DEPTAC 在减轻 tau 诱导的突触功能障碍方面具有显著效果。

研究结论和讨论部分意义重大。该研究首次揭示了海马 CA1 区沿前后轴的异质性，明确了 dvCA1^Calb1-神经元对 tau 病理的易感性以及 MARK4 在其中的关键作用，同时验证了 DEPTAC 在改善 tau 病理和相关认知障碍方面的有效性。这些发现为深入理解 AD 的发病机制提供了新的视角，也为开发针对 AD 及相关 tauopathies 的治疗策略提供了重要的理论依据和潜在的治疗靶点。未来，有望基于这些研究成果，进一步探索更加有效的治疗方法，为 AD 患者带来新的希望。