《Acta Neuropathologica》：CTE-type tau filaments in Alzheimer’s disease with co-morbid LATE-NC
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阿尔茨海默病神经病理改变（Alzheimer's disease neuropathologic change, ADNC）是最常见的神经退行性病变，其特征为细胞外淀粉样-β（amyloid-β, Aβ）斑块和由tau蛋白组成的细胞内神经纤维缠结。ADNC患者
阿尔茨海默病神经病理改变（Alzheimer's disease neuropathologic change, ADNC）是最常见的神经退行性病变，其特征为细胞外淀粉样-β（amyloid-β, Aβ）斑块和由tau蛋白组成的细胞内神经纤维缠结。ADNC患者来源tau蛋白纤维的冷冻电子显微镜（cryo-electron microscopy, cryo-EM）分析揭示了两种不同的结构多态性：配对螺旋纤维（paired helical filament, PHF）或直纤维（straight filament, SF），其中两个tau蛋白原丝呈"C"形，并通过氨基酸332-336（PHF）或317-324和312-321（SF）形成介导的界面。PHF和SF多态性的结构特征——统称为AD折叠——在散发性和家族性ADNC中高度保守，亦可见于原发性年龄相关性tau蛋白病（primary age-related tauopathy, PART）。迄今为止，ADNC病理聚集体的结构表征仅限于"纯ADNC"，尽管共病病理的高发生率不容忽视。特别值得注意的是，高达50%的ADNC患者同时患有边缘优势型年龄相关性TDP-43脑病神经病理改变（limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy neuropathologic change, LATE-NC），其定义为内侧颞叶结构（包括杏仁核和海马）中TDP-43的错位和聚集。值得注意的是，已有证据表明ADNC与LATE-NC存在协同效应；共病LATE-NC的ADNC（AD+LATE-NC）患者Braak分期更高，临床衰退更为严重。然而，TDP-43等共聚集蛋白是否会影响tau蛋白结构仍属未知。研究人员在此展示了在2例AD+LATE-NC病例中，tau蛋白除采用一人持有的AD折叠外，还呈现出慢性创伤性脑病（chronic traumatic encephalopathy, CTE）折叠。
阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）是最常见的神经退行性疾病，其神经病理学特征为细胞外淀粉样-β（amyloid-β, Aβ）斑块沉积和细胞内tau蛋白形成的神经纤维缠结。多年来，研究人员利用冷冻电子显微镜（cryo-electron microscopy, cryo-EM）技术对AD患者脑组织中提取的tau蛋白纤维进行结构解析，发现了两种经典的结构多态性：配对螺旋纤维（paired helical filament, PHF）和直纤维（straight filament, SF），这两种结构被统称为"AD折叠"，其特征是在散发性和家族性AD中高度保守。然而，AD患者脑内往往存在多种共病病理改变，其中边缘优势型年龄相关性TDP-43脑病神经病理改变（limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy neuropathologic change, LATE-NC）尤为常见，在AD患者中的共病率高达50%。LATE-NC以TDP-43蛋白在杏仁核和海马等内侧颞叶结构中的异常聚集为特征，且已有研究表明ADNC与LATE-NC之间存在协同致病效应，共病患者表现出更严重的临床衰退。尽管如此，既往的结构研究几乎无一例外地聚焦于"纯ADNC"病例，对于共病状态下tau蛋白纤维结构是否会发生变化这一关键科学问题，长期缺乏系统研究。此外，tau蛋白构象与神经病理表型之间的关系，以及共病病理微环境如何影响tau蛋白折叠等问题，均有待深入探索。基于上述背景，研究人员开展了此项研究，旨在揭示AD+LATE-NC共病状态下tau蛋白纤维的结构特征，并探讨tau蛋白构象与神经病理表型之间的对应关系。该研究最终发表于《Acta Neuropathologica》杂志。
研究人员为开展此项研究，主要采用了以下关键技术方法：从2例经病理确诊的AD+LATE-NC患者（病例1和病例2，均具有高ADNC负荷：Braak 5期、Thal 5期，伴LATE-NC 2期或3期及年龄相关性tau星形胶质细胞病即age-related tau astrocytic gliopathy, ARTAG）的脑组织杏仁核部位提取sarcosyl不溶性成分；通过免疫印迹和免疫电镜（immuno-electron microscopy, immuno-EM）对提取物中的磷酸化tau蛋白（phosphorylated tau, pTau）、Aβ、磷酸化TDP-43（phosphorylated TDP-43, pTDP-43）及TMEM106B纤维进行鉴定；利用cryo-EM对tau蛋白纤维进行高分辨率结构解析，并通过de novo模型构建和真实空间精修完成原子模型搭建；最后，依据CTE神经病理改变的共识诊断标准，对病例脑组织进行追加皮层采样和神经病理学评估。
**CTE型tau纤维存在于合并非并存的LATE-NC的AD中**
研究人员首先对2例AD+LATE-NC病例的杏仁核组织进行了详细的神经病理学检查。磷酸化tau蛋白免疫组织化学染色显示，两例病例的杏仁核均存在致密的tau病理改变，主要由神经纤维缠结（neurofibrillary tangles, NFTs）和神经毡丝（neuropil threads）组成；Aβ免疫染色显示存在大量弥漫性和神经炎性淀粉样斑块；pTDP-43免疫染色则证实了杏仁核内密集的TDP-43病理改变。为进一步探究这些包涵体的分子组成，研究人员提取了sarcosyl不溶性成分，免疫印迹和免疫电镜分析证实其中富集pTau、Aβ和pTDP-43的高分子量聚集体，同时还观察到TMEM106B纤维的存在，这与TMEM106B在年龄相关性疾病中的积累现象一致。
**结构解析发现AD折叠与CTE折叠共存**
通过对sarcos溶性成分进行cryo-EM分析，研究人员成功解析了两例病例中tau蛋白SF和PHF的结构，分辨率分别达到2.7 ?/3.0 ?（SF）和2.9 ?/3.1 ?（PHF）。De novo模型构建和已发表结构比对显示，这些结构与既往报道的AD患者tau蛋白结构几乎完全一致（平均均方根差<1 ?），证实了AD折叠在AD+LATE-NC共病状态下的结构保守性。更为重要的是，在初始的无参考二维分类中，研究人员观察到了与既往在CTE中鉴定的tau蛋白构象相似的独特类别平均图。通过进一步结构解析，研究人员在两项病例中均以3.0 ?分辨率解析出了CTE折叠tau纤维的结构，该结构由两个原丝组成，呈现比PHF/SF更为开放的β-螺旋转折构象。研究人员能够明确地将既往发表的CTE-I型模型（由两个不同的原丝组成，每个原丝包含S304至R379的核心残基）拟合到该结构中。值得注意的是，尽管临床诊断的CTE病例中描述了两种tau蛋白纤维形态（I型和II型），但研究人员在AD+LATE-NC病例中未能鉴定出II型纤维，这与CTE中I型纤维占主导地位的现象一致。
**CTF蛋白折叠tau的发现与CTE-NC诊断的关联**
CTE神经病理改变（CTE neuropathologic change, CTE-NC）是一种与反复头部-部损伤密切相关的tau蛋白病理模式，尤其见于接触性运动项目运动员。当前共识诊断标准要求至少存在一处皮层CTE病灶，定义为皮层沟深部小血管周围的神经元tau蛋白聚集体，可伴或不伴星形胶质细胞tau蛋白。基于结构发现，研究人员按照共识指南对病例进行了追加皮层采样。这一检查揭示了病例1存在一处孤立的CTE病灶，表明既往未被识别的CTE-NC。然而，尽管进行了大量追加切片检查（22个额外切片），病例2未能发现符合全部共识标准的病灶。特别值得关注的是，对两例患者临床记录和讣告的全面回顾均未发现任何创伤性头部损伤史或接触性运动参与史。
**tau蛋白构象与神经病理关系的复杂性探讨**
共病神经病理改变极为常见，在高达80%的神经退行性疾病- 后样本中均可发现。然而，大多数结构研究仅检查表现单一神经病理改变的"纯"病例。研究人员对两例AD+LATE-NC病例的cryo-EM分析揭示了除预期AD折叠tau蛋白外的CTE折叠tau蛋白，且其中一例与CTE-NC相关。该研究凸显了CTE-NC诊断面临的多重挑战：CTE-N medNC在无已知反复头部损伤史的患者中极为罕见，其病-诊断性皮层病灶可能稀少且即使经过广泛采样也易被漏诊；此外，皮层外CTE-NC tau蛋白病理改变与ADNC难以区分。与此一致，CTE-NC在最初病理复核时并未被疑及，仅在结构分析提示后进行追加采样才得以识别。
该研究还表明tau蛋白结构可能与神经病理改变并非始终相关。病例2虽含有CTE折叠tau蛋白，但经广泛采样后仍未能满足CTE-NC诊断标准。两例病例均存在ARTAG，但既往描述为ARTAG结构相关物的AGD折叠tau蛋白却未能被检出。这些发现共同提示，tau蛋白构象与神经病理改变之间的关系可能因脑区而异，或受到LATE-NC等共病病理的影响。
**研究结论**
共病神经病理改变在神经退行性疾病中极为常见。研究人员在2例AD+LATE-NC病例的- -研究结构解析中发现，tau蛋白纤维除经典的AD折叠外，还可呈现CTE折叠。这一发现不仅拓展了对AD共病状态下tau蛋白结构多样性的认识，也为理解tau蛋白构象与神经病理表型之间的复杂关系提供了重要线索。该研究表明，tau蛋白结构与其神经病理表现- - 存在，共病病理微环境可能参与调控tau蛋白的折叠过程。此外，该研究还强调了在神经退行性疾病研究中纳入共病病例进行结构分析的必要性，以及结构生物学发现对- 神经病理学诊断的潜在反哺价值。
