Chromogranin A 缺陷通过改变肾上腺素 -α 肾上腺素能受体信号传导减轻 PS19 小鼠 tau 病变

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Nature Communications 14.7

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  为探究 Chromogranin A(CgA)在 tau 病变中的作用,研究人员以 PS19 小鼠为模型,发现 CgA 缺失可减少病理性 tau 聚集扩散,改善认知功能。机制上与下调肾上腺素(EPI)-α1 肾上腺素能受体(Adra1)信号相关,为 tauopathy 治疗提供新方向。

  在老龄化社会中,阿尔茨海默病(AD)等神经退行性疾病给全球健康带来严峻挑战。tau 蛋白异常聚集形成的神经原纤维缠结(NFTs)是 AD 等 tau 病变(tauopathy)的核心病理特征,但调控 tau 聚集的分子机制尚未完全明晰。代谢紊乱如胰岛素抵抗、高血压与神经退行性疾病风险密切相关,而 Chromogranin A(CgA)作为一种分泌型前蛋白,其编码基因 CHGA 与代谢调节及 AD 脑内蛋白聚集相关。因此,解析 CgA 在 tau 病变中的作用及机制,对揭示代谢紊乱与神经退行性疾病的关联至关重要。
美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员开展了相关研究,发现 CgA 缺陷可通过调控肾上腺素(EPI)-α1 肾上腺素能受体(Adra1)信号通路减轻 tau 病变,相关成果发表在《Nature Communications》。

研究采用了多种关键技术方法:利用 PS19 小鼠(表达人 tau 异构体 1N4R-P301S 的 tau 病变模型)与 CgA 敲除(CgA-KO)小鼠构建 CgA-KO/PS19 模型;通过免疫组织化学(IHC)、蛋白质免疫印迹(WB)检测人 AD/CBD 患者脑组织及小鼠脑内 CgA、磷酸化 tau(p-Tau)等蛋白水平;运用转录组测序和代谢物分析筛选差异表达基因及神经递质;借助海马器官型切片培养(OTSC)和体内纤维诱导 tau 扩散实验,结合 Adra1 激动剂 / 拮抗剂药理学处理,验证信号通路机制;通过行为学测试( Morris 水迷宫、新物体识别等)评估认知功能变化。

研究结果


1. CgA 水平升高与 tau 缠结相关


AD 和皮质基底变性(CBD)患者脑内 CgA 蛋白水平随 Braak 分期增加而升高,且与 p-Tau(S202/T205)共定位。PS19 小鼠脑内 CgA 蛋白水平显著高于野生型(WT),体外实验显示 CgA 可促进原代神经元 tau 聚集,而 CgA-KO/PS19 小鼠 tau 病理明显减轻。

2. CgA 缺失改善神经退行性变


CgA-KO/PS19 小鼠脑萎缩减轻,海马体积增大,突触蛋白 PSD95 表达恢复,tau 磷酸化(S202/T205、S396/S404)及 MC1 阳性聚集物减少。福斯特共振能量转移(FRET)实验显示其 tau 种子传播能力降低,体内纤维注射实验证实 CgA 促进 tau 扩散。

3. CgA 缺失延长寿命并改善认知功能


行为学结果表明,CgA-KO/PS19 小鼠在 Morris 水迷宫中空间学习记忆能力显著改善,新物体识别偏好增加,Rotarod 实验显示运动功能提升。其平均寿命较 PS19 小鼠延长约 30%,部分个体存活至 14.5 个月。

4. CgA 调控肾上腺素能信号通路


转录组分析显示,PS19 小鼠 α1 肾上腺素能受体(Adra1)家族基因(α1A、α1B、α1D)上调,α2 肾上腺素能受体(Adra2)家族下调,CgA-KO/PS19 则逆转这一趋势。AD 患者脑组织中 Adra1a 表达升高,Adra2a 降低。WB 和 IHC 证实 Adra1b 蛋白水平与海马体积负相关。

5. 异常 Adra1 信号驱动 tau 病理


Adra1 拮抗剂哌唑嗪(PR)可减少 WT 小鼠 OTSC 中 tau 磷酸化和聚集,而激动剂苯肾上腺素(PE)促进 tau 病变;CgA-KO 小鼠对 EPI 诱导的 tau 病理不敏感。体内 PR 治疗显著降低 PS19 小鼠 p-Tau 水平,提示 Adra1 激活是 tau 病变的关键环节。

6. EPI-Adra1 轴介导 tau 磷酸化


AD 和 CBD 患者脑内及 PS19 小鼠皮质 EPI 水平升高,NE 无显著变化。EPI 处理 WT 小鼠 OTSC 可诱导 tau 磷酸化和聚集,而 CgA-KO 小鼠中该效应消失。EPI 与 PR 共处理逆转 tau 病变,证实 EPI 通过激活 Adra1 促进 tau 病理。

结论与讨论


本研究揭示 CgA 通过调控 EPI-Adra1 信号通路促进 tau 聚集和神经退行性变。CgA 缺失通过降低脑内 EPI 水平、恢复 Adra1/Adra2 平衡,减轻 tau 病理并改善认知功能。该研究首次建立 CgA-EPI-Adra1 轴与 tau 病变的直接关联,为代谢紊乱与神经退行性疾病的机制研究提供新视角,提示靶向 Adra1 或 CgA 相关通路可能成为 tauopathy 治疗的潜在策略。未来需进一步探索脑内 EPI 分泌的调控机制及 CgA 衍生肽(如 Catestatin)的作用,为开发疾病修饰疗法奠定基础。

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