神经元膜不对称性调控的Aβ1–42聚集与抗抑郁药物诱导解聚机制研究

阿尔茨海默病(AD)中淀粉样蛋白(Aβ)寡聚体通过破坏神经元膜导致神经毒性。本研究利用非法拉第电化学阻抗谱(EIS)和原子力显微镜(AFM)等技术，揭示Aβ1–42在含阴离子磷脂和鞘糖脂的不对称模型膜上的聚集途径，发现抗抑郁药物氟西汀和丙咪嗪可协同解聚膜介导的Aβ聚集体，为AD早期干预提供新策略。

　　

阿尔茨海默病（AD）作为最常见的神经退行性疾病，其核心病理特征是β淀粉样蛋白（Aβ）在脑内异常聚集形成斑块。尽管学界对Aβ的毒性机制已有深入研究，但关于神经元膜特定成分如何实时调控Aβ聚集过程仍存在认知空白。更棘手的是，当前针对Aβ的临床治疗策略屡遭失败，高昂的免疫疗法成本与有限的疗效形成鲜明对比。这一背景下，探索经济有效的药物重定位（drug repurposing）策略，尤其是针对膜介导的Aβ聚集途径的干预，成为极具吸引力的研究方向。

发表在《Biophysical Chemistry》的这项研究创新性地构建了不对称神经元模型膜系统，通过多尺度分析技术揭示了不同膜受体对Aβ_1–42聚集的调控机制。研究人员采用微孔悬浮脂质双层膜（MSLB）和固体支撑脂质双层膜（aSLB）模拟神经元膜的不对称性，结合非法拉第电化学阻抗谱（EIS）实时监测Aβ_1–42单体的结合与聚集动力学。原子力显微镜（AFM）和荧光寿命成像显微镜（FLIM）用于可视化膜形态变化和肽聚集过程，单点荧光相关光谱（FCS）则定量分析脂质和肽的二维扩散行为。研究特别关注了从人脑组织提取的混合鞘糖脂（GSL）以及特定阴离子磷脂（如PIP₂、DOPS）的受体作用。

3.1 Aβ_1–42单体在带负电膜上的强结合与聚集
EIS数据显示，含PIP₂的膜在Aβ_1–42作用2小时内即出现孔道形成，6-8小时后开始表面聚集。AFM观察到这些聚集体呈圆形且部分嵌入膜内（高度约5 nm），而FLIM揭示聚集导致膜分子亮度下降30-40%。FCS分析显示，肽结合后脂质扩散系数从5.1降至1.7 μm²/s，表明膜流动性显著降低。

3.2 GM1受体介导的差异性聚集
含GM1的膜表现出独特的双相阻抗变化：初期（2小时）电阻下降，4小时后开始回升，对应AFM观察到的GM1纳米簇（高度1.2 nm）重组和后期形成的亚微米级聚集体（直径350 nm）。FLIM-FCS联用发现，这些聚集体使上下叶脂质扩散同步受阻，提示跨膜效应。

3.4 唾液酸受体结构的调控作用
比较GM3（末端唾液酸）与GD1a（分支唾液酸）的作用时发现，虽然两者都能结合Aβ_1–42，但仅GM3膜形成明显聚集体（高度7-8 nm）。混合GSL膜则呈现"地毯式"覆盖而非离散聚集，EIS显示其电阻持续下降而无恢复趋势。

药物干预的突破性发现
10 μM丙咪嗪与1 μM氟西汀联用可在90分钟内清除GM1/GM3膜上>80%的聚集体（AFM高度从5.5 nm降至1.7 nm）。EIS证实药物直接作用于聚集体而非单纯膜渗透。值得注意的是，预孵育药物可完全抑制后续聚集形成。

这项研究首次系统比较了神经元膜不同负电受体对Aβ聚集的调控差异，揭示GM1与GM3促进聚集而多唾液酸GD1a抑制聚集的分子机制。更重要的是，发现临床常用抗抑郁药组合可特异性解聚膜介导的Aβ聚集体，这为AD早期干预提供了可立即转化的治疗策略。从技术角度看，建立的MSLB-EIS实时监测平台为膜蛋白相互作用研究提供了新范式。研究局限性在于模型膜尚未包含胆固醇等关键膜组分，未来需在更接近天然膜的体系中验证这些发现。