Aβo引发突触功能障碍新机制：为阿尔茨海默病治疗开辟新路径

本文揭示 Aβo通过 ENaC-CaV2.3-PKC-GSK-3β 通路影响 CaV2.1，为 AD 治疗提供新靶点。

　　

研究背景

阿尔茨海默病（AD）在老龄化人口中愈发普遍，寻找有效治疗方法迫在眉睫。大量证据显示，淀粉样 β（Aβ）肽，尤其是 Aβ 寡聚体（Aβ_os），是 AD 中突触毒性和认知能力下降的关键诱因。突触传递失调被视为 AD 早期认知能力下降的关键因素，然而 Aβ_o诱导突触缺陷的潜在机制仍未完全明晰。因此，探究其机制对开发有效治疗 AD 的新疗法至关重要。

研究结果

1. Aβ_os 增强海马神经元突触囊泡胞吐作用：研究人员利用培养的大鼠海马锥体神经元进行膜片钳记录实验，发现 200 nM 的 Aβ_o孵育 2 小时可增强兴奋性谷氨酸能突触活动，而抑制性活动无变化。通过对表达突触囊泡胞吐高分辨率荧光报告基因的神经元进行成像，发现 Aβ_o处理后，突触囊泡胞吐作用显著增强。进一步研究表明，这种增强是由于通过突触前 Ca_V2.1 通道的 Ca²⁺内流增加所致，且 Aβ_o增强了单个刺激下的释放概率，使 Ca²⁺内流增加，同时增强了电压门控钙通道（VGCCs）与释放机制的物理耦合。
2. 胞吐作用增强的信号通路：研究发现 Aβ_os 通过激活突触前 ENaC-Ca_V2.3 - 蛋白激酶 C（PKC）信号轴来增强 Ca_V2.1 功能和突触囊泡胞吐作用。Aβ_os 促使 ENaC 插入突触前膜，其产生的 Na⁺泄漏电流引起适度慢性去极化，进而激活 Ca_V2.3，使细胞内 Ca²⁺升高，激活 PKC。此外，糖原合酶激酶 - 3β（GSK-3β）对 Aβ_os 增强胞吐作用至关重要，Aβ_o处理可增加 GSK-3β 的 S9 磷酸化，使其失活，而共表达组成型活性突变体 GSK-3β 则会抑制 Aβ_os 对胞吐作用的增强效果。
3. Aβ_os 与 α7-nAChR 的关系：Aβ_os 通过结合突触前 α7 - 烟碱型乙酰胆碱受体（α7-nAChR）来驱动 ENaC 膜插入并增强胞吐作用。敲除 α7-nAChR 可减少 Aβ_os 的结合，抑制 ENaC 插入，阻止 Aβ_os 对胞吐作用的增强。
4. CA3-CA1 突触释放概率的变化：在 Aβ_o处理的海马切片中，CA3-CA1 突触的释放概率在 Ca_V2.1 依赖的方式下增强。通过电生理记录和添加 AMPA 受体脱敏抑制剂环噻嗪发现，Aβ_os 可降低配对脉冲比率（PPR），表明释放概率增加，且这种作用依赖于 Ca_V2.1。在 hAPP J20 小鼠的海马切片中，也观察到类似的释放概率增强现象。
5. hAPP J20 小鼠突触囊泡胞吐作用的变化：利用 FM 1-43 染料对 hAPP J20 小鼠海马组织进行成像，发现其 CA3-CA1 突触的突触囊泡胞吐作用增强，且这种增强依赖于 Ca_V2.1。将 J20 小鼠与 Ca_V2.1 基因杂合缺失小鼠杂交后，发现部分遗传抑制 Ca_V2.1 可使 hAPP 突触的神经递质释放恢复正常。
6. hAPP 小鼠和人类 AD 大脑中 Ca_V2.1 功能增强的证据：通过检测 Ca_V2.1 与 Syntaxin 1 的结合情况，发现 AD 患者大脑中 Ca_V2.1 与 Syntaxin 1 的结合更强，表明 Ca_V2.1 功能增强，在老年 hAPP 小鼠中也得到了证实。

研究讨论

本研究揭示了 Aβ_os 通过激活突触前 ENaC-Ca_V2.3-PKC-GSK-3β 信号通路，特异性增强突触前 Ca_V2.1 VGCC 活性，导致动作电位诱发的突触囊泡胞吐作用增强，这一机制在 hAPP 转基因小鼠和人类 AD 大脑中均起作用。研究还指出，以往对 Aβ_o的研究存在多种矛盾结果，可能与实验系统的差异有关。本研究综合多种实验方法，从细胞培养到动物模型再到人类组织，增强了结论的可信度。此外，研究还发现 PPR 在评估神经递质释放概率时存在的问题，为后续研究提供了参考。本研究确定了 Ca_V2.1 及相关信号通路作为潜在治疗靶点的可能性，为 AD 治疗提供了新方向。

研究局限性

本研究存在一定技术局限性。神经元培养和部分急性切片实验依赖多种蛋白质功能的药理学抑制剂，虽有较高的靶点特异性，但仍可能存在脱靶效应。此外，hAPP 转基因小鼠模型虽具有一定的病理生理相关性，但缺乏人类 AD 大脑的关键特征，如病理性 tau 沉积和大脑老化的影响。因此，需要从人类 AD 脑组织获取更多证据来支持研究结论。