野生型神经元中重现家族性阿尔茨海默病表型的独特亚群发现及其机制研究

研究人员针对家族性阿尔茨海默病（fAD）与散发性AD（sAD）的致病机制关联问题，通过新型FRET生物传感器技术，首次在野生型神经元中发现具有γ-分泌酶（γ-secretase）活性低下、Aβ42/Aβ38比例升高、内溶酶体（endo-lysosome）异常和神经元脆弱性等fAD特征性表型的独特亚群，揭示了γ-分泌酶效率与神经元抗损伤能力的因果关系，为AD治疗靶点开发提供新思路。

　　

阿尔茨海默病（AD）作为最常见的痴呆类型，其发病机制至今仍是未解之谜。尽管已知APP、PSEN1和PSEN2基因突变会导致早发型家族性AD（fAD），占所有病例的1-5%，但超过95%的散发性AD（sAD）患者缺乏明确遗传诱因。两类AD患者虽临床表现相似，其底层生物学机制是否相通？这个关键问题长期困扰着学界。更令人困惑的是，即便在携带相同fAD突变的神经元中，病理变化也呈现显著异质性——这暗示着可能存在某种尚未揭示的细胞自主性调控机制。

美国马萨诸塞州总医院（Massachusetts General Hospital）的研究团队在《Cell Death and Disease》发表的重要研究中，通过开发革命性的FRET（F?rster共振能量转移）生物传感器技术，首次捕捉到野生型神经元中自然存在的"类fAD"亚群。这些神经元虽无基因突变，却神奇地复现了fAD三大核心特征：γ-分泌酶加工APP时更易产生致病性Aβ₄₂而非短链Aβ₃₈、内溶酶体异常膨大、以及面对兴奋毒性（glutamate）和氧化应激（DTDP）时表现出的显著脆弱性。

研究采用四大关键技术：1）可实时监测γ-分泌酶内肽酶活性的C99 Y-T生物传感器和近红外C99 720-670生物传感器；2）基于荧光激活细胞分选（FACS）的神经元亚群分离；3）LysoPrime Green标记结合共聚焦显微镜的内溶酶体形态分析；4）钙离子指示剂YC3.6与碘化丙啶（PI）染料的神经元活力动态监测。

研究结果揭示：

低效γ-分泌酶促进长链Aβ生成

通过FACS分选γ-分泌酶活性差异的神经元，发现低活性组Aβ₄₂/Aβ₃₈比值显著升高（图1E），这与fAD突变PSEN1表现完全一致，首次证明野生型神经元可通过自然调控产生fAD样Aβ谱。

内溶酶体异常膨大

720/670 FRET比值（反映γ-分泌酶活性）与LysoPrime Green标记的囊泡尺寸呈负相关（图2B），活性最低的神经元内溶酶体直径增加1.5倍，重现了患者iPSC衍生神经元的病理特征。

钙超载与膜完整性破坏

低γ-分泌酶活性神经元基线Ca²⁺水平更高，谷氨酸刺激后钙震荡幅度增加2倍（图3C），且PI阳性细胞出现时间提前40%（图4E），证实其抗应激能力显著降低。

机制验证实验

γ-分泌酶抑制剂DAPT可人工诱导内溶酶体膨大（图5B）和钙超载（图5D）；而溶酶体酸化抑制剂氯喹（CQ）和巴弗洛霉素A1（BafA1）则直接加速神经元死亡（图6B），证明γ-分泌酶-内溶酶体轴是脆弱性的上游调控者。

这项研究从根本上改变了人们对AD异质性的认知：即便在没有基因突变的情况下，神经元群体内部自然存在的γ-分泌酶活性差异，就足以产生从分子到细胞水平的fAD特征性病变。这为解释sAD与fAD的病理相似性提供了全新视角——某些sAD病例可能是由于"类fAD神经元亚群"的异常扩增所致。更令人振奋的是，该研究建立的FRET-FACS-PI多模态技术平台，为未来抗AD药物筛选提供了可量化神经元脆弱性的新标准，而γ-分泌酶活性调控可能成为增强神经元抗损伤能力的全新治疗策略。