TDP-43病理特征揭示ALS脑与脊髓中差异蛋白谱：区域特异性蛋白聚集与神经退行性疾病的分子机制

本研究针对肌萎缩侧索硬化症(ALS)中TDP-43蛋白病理的区域性差异，通过质谱蛋白质组学分析16例ALS、8例帕金森病(PD)、8例阿尔茨海默病(AD)及8例对照的脑皮质与脊髓样本，发现脊髓中内体/胞外囊泡通路与皮质中线粒体膜通路在ALS中呈现显著差异富集，并首次证实SOD1、VCP等ALS相关基因编码蛋白在TDP-43阳性不溶组分中的协同聚集（OR=16.34），为ALS-FTD谱系疾病的发病机制提供了新见解。论文发表于《Acta Neuropathologica Communications》。

　　

在神经退行性疾病研究领域，一个令人困惑的现象是：为何相同的病理蛋白在不同脑区会导致截然不同的临床症状？这个问题在TDP-43蛋白病中尤为突出——作为97%肌萎缩侧索硬化症(ALS)和50%额颞叶痴呆(FTD)的病理标志物，TDP-43在运动皮质和脊髓前角的聚集为何会产生运动障碍而非认知症状？这个"区域特异性之谜"长期困扰着研究者们。牛津大学(University of Oxford)的研究团队通过创新性的蛋白质组学分析，首次揭示了TDP-43病理背景下脑与脊髓的分子差异图谱。

研究采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术，分析了牛津脑库提供的16例ALS、8例PD、8例AD及8例对照的脑皮质（主要运动区BA4）和脊髓样本。通过连续分级分离获得去污剂可溶与不溶蛋白组分，比较了不同疾病间、脑区间的蛋白质组差异，并对差异蛋白进行基因本体(GO)富集分析。

TDP-43在ALS脑和脊髓中的特异性富集

在去污剂不溶组分中，ALS皮质和脊髓的TDP-43水平显著高于其他疾病组（皮质：ALS vs PD log₂FC=0.57；脊髓：ALS vs AD FC=0.62），而可溶组分无此差异。质谱检测到12个TDP-43肽段，包括位于已知N端截短位点（AA175和AA266）后的5个肽段，证实了病理TDP-43的富集。

脊髓与皮质的差异蛋白谱

最显著的改变出现在ALS脊髓不溶组分：56个蛋白上调（如VCP、IPO5、NME1）、8个下调（如NEFL、SUCLG2）。GO分析显示胞外囊泡和内体通路显著富集。而皮质不溶组分则富集线粒体膜/包膜和离子跨膜转运通路。值得注意的是，线粒体相关蛋白在不溶组分中下调却在可溶组分中上调，提示TDP-43聚集与线粒体功能障碍的复杂关联。

跨区域一致性发现

51个蛋白在皮质和脊髓不溶组分中协同上调，包括抗氧化蛋白（PRDX6）、代谢酶（PKM）和ALS相关蛋白（SOD1、VCP）。统计分析显示ALS基因编码蛋白在此组分中显著富集（OR=16.34，p=0.002），但TDP-43相互作用蛋白未显著增多。这种选择性富集暗示ALS相关蛋白可能共同参与病理聚集过程。

与其他神经退行性疾病的比较

在AD中，皮质不溶组分显示核质和内体通路富集；PD则显示脊髓α-突触核蛋白显著增加（FC=1.5）伴随胞外基质通路下调。这些差异凸显了不同蛋白病特有的分子特征。

这项研究首次系统描绘了ALS中TDP-43病理的脑-脊髓差异蛋白谱，揭示了区域特异性的分子通路改变。发现SOD1、VCP等ALS相关蛋白与TDP-43在不溶组分中的协同聚集，为理解ALS-FTD谱系的发病机制提供了新视角——病理蛋白的"分子协同效应"可能超越TDP-43本身的作用。内体/囊泡通路在脊髓的富集与线粒体紊乱在皮质的突出，为解释临床症状的区域特异性提供了分子基础。这些发现不仅深化了对神经退行性疾病异质性的认识，也为开发区域特异性的生物标志物和治疗靶点指明了方向。