综述：膜联蛋白A11与TDP-43：神经退行性疾病中的核心参与者

《Acta Neuropathologica》：Annexin A11 and TDP-43: core players in neurodegeneration

　　

膜联蛋白A11（ANXA11）是一种Ca2+依赖性磷脂结合蛋白，近期被确认为神经退行性疾病的关键调控因子。罕见致病性ANXA11变异最初在肌萎缩侧索硬化（ALS）病例中被鉴定，随后该蛋白被证实与更广泛的神经退行性疾病谱系相关。两项独立研究证实，在所有伴有TDP-43病理的额颞叶变性（FTLD-TDP）C型病例中，ANXA11均与TDP-43发生共聚集，冷冻电镜（cryo-EM）分析进一步揭示了异源ANXA11–TDP-43纤维的存在。这些发现支持两种蛋白的直接病理性相互作用是FTLD-TDP C型的核心特征。研究人员还在边缘系统为主年龄相关性TDP-43脑病（LATE）、ALS及FTLD-TDP A型和B型等神经退行性疾病中观察到继发性ANXA11病理改变，且ANXA11与TDP-43的共聚集体也是合并原发性侧索硬化的FTLD-TDP的特征性表现。上述进展重新激发了学界对ANXA11作为散发与遗传性神经退行性疾病中ALS/FTLD发病机制关键参与者的关注。本综述系统总结了遗传性与散发性病例中的ANXA11病理改变，重点阐述其与TDP-43病理的异质性重叠特征；整合了ANXA11在相分离、膜修复及RNA颗粒动力学中的生理功能的现有认知，并结合新兴证据探讨上述过程失调如何驱动病理性聚集与毒性；最后明确了未来研究方向，特别强调阐明ANXA11与TDP-43的机制性关联的重要性。

引言

额颞叶变性（FTD）是一类以额颞叶萎缩为特征的进行性神经退行性疾病，临床表现为行为异常与语言功能障碍。其中伴有TDP-43病理的额颞叶变性（FTLD-TDP）是FTD的主要病理亚型，特征为RNA结合蛋白TDP-43的胞质错位分布与聚集。根据TDP-43包涵体的分布与形态学特征，FTLD-TDP可进一步分为A-E五个亚型，其中C型以皮质浅层长形营养不良性神经突积聚及稀疏神经元胞质包涵体为核心特征，常表现为语义性原发性进行性失语，且多为散发病例，无明确遗传学关联。膜联蛋白A11（ANXA11）是一种Ca²⁺依赖性磷脂结合蛋白，其罕见变异已被证实与家族性及散发性ALS（伴或不伴FTD）相关。两项里程碑式研究发现，所有FTLD-TDP C型病例中均存在ANXA11与TDP-43的共聚集现象，且在部分病例中鉴定出ANXA11-TDP-43异源纤维，提示ANXA11在FTLD-TDP C型及更广泛的TDP-43相关神经退行性疾病中发挥关键作用。此外，最新研究还定义了合并原发性侧索硬化的新型FTLD-TDP病理亚群，进一步拓展了ANXA11蛋白病的疾病谱。除神经退行性疾病外，ANXA11还与自身免疫病（如结节病）及恶性肿瘤转移相关，相关内容已在既往综述中详述。

ANXA11结构

ANXA11是由16个外显子编码的505氨基酸蛋白，存在两种主要编码异构体，在组织类型与发育阶段中呈广泛表达。膜联蛋白A（ANXA）家族均为Ca²⁺调控的膜结合蛋白（ANXA10除外），具有保守的ANXA基序，且普遍具备RNA结合能力。ANXA蛋白可分为高度保守的C端结构域与功能特异性的N端结构域。C端结构域包含四个同源膜联蛋白重复结构域（ARDs），每个约70个氨基酸，折叠形成盘状二级结构，其凸面环区可与Ca²⁺结合，赋予蛋白与带负电荷磷脂的结合能力，同时提升蛋白热稳定性。研究发现在第一个ARD的第一个α螺旋前存在₁₉₁RTGI₁₉₄基序，可稳定ARD I与VI的结构，该RGTI基序在除ANXA1、ANXA8及ANXA13外的ANXA家族中高度保守。N端结构域是ANXA家族中功能分化的核心区域，ANXA11拥有该家族最长的N端结构域（约196个氨基酸），呈固有无序且富含甘氨酸、酪氨酸与脯氨酸，具有朊病毒样特性。该区域包含38-59位氨基酸的预测α螺旋段，可通过液液相分离（LLPS）形成液滴，介导与核糖核蛋白（RNPs）及RNA颗粒的关联，且该过程不依赖经典的RNA结合基序。此外，N端结构域还介导与效应蛋白的相互作用：包括Ca²⁺依赖性的凋亡连接基因-2（ALG-2，由PDCD6编码）结合，以及钙周期素（S100A6）的高亲和力结合（残基52-68）与低亲和力结合（残基41-48）。外显子1的可变剪接可产生截短型472氨基酸异构体，因缺失N端前33个氨基酸而无法与S100A6结合。值得注意的是，N端结构域与TDP-43、FUS的低复杂度结构域具有相似的结构与生物物理特征，且疾病相关变异主要富集于该区域（如G38、D40位点），冷冻电镜分析进一步证实FTLD-TDP C型中ANXA11-TDP-43异源组装的纤维核心由N端序列构成，提示该结构域在病理性纤维形成中的关键作用。ANXA11在兴奋性神经元与小胶质细胞中高表达，非分裂细胞（如成年大鼠脊髓）中以胞质定位为主，但可通过预测的疏水性PY-NLS基序（残基84-133）实现核输入，其亚细胞定位受细胞内Ca²⁺浓度动态调控，在高钙条件下可与核膜及质膜发生关联。

ANXA11在神经退行性疾病中的作用

遗传关联

2017年首次发现ANXA11变异与ALS相关，后续研究在多个ALS与FTD队列中鉴定出多种致病性变异，相关疾病谱已拓展至皮质基底节变性、多系统蛋白病、包涵体肌病及儿童期起病的进行性眼咽型肌营养不良等，呈现出与其他ALS/FTD谱系基因（如VCP）类似的表型多效性。gnomAD数据库显示，无症状人群中存在ANXA11错义与移码变异，提示仅罕见变异可能驱动ANXA11聚集与毒性。目前已报道的变异呈现显著的病理异质性：部分变异导致ANXA11病理与TDP-43蛋白病完全独立，部分在同一病例中并存但不重叠，部分在特定组织中共定位，部分则在所有受累脑区完全共定位。

遗传性神经退行性疾病中的ANXA11病理

p.G38R变异病例中，ANXA11以神经元胞质包涵体（NCIs）与神经突聚集的形式广泛分布于额叶皮质、运动皮质、齿状回等区域，部分病例中与TDP-43存在共定位，但在脊髓中可见独立的ANXA11包涵体。p.D40G变异的ANXA11病理主要局限于运动神经元，呈束状、管状或篮状包涵体，与TDP-43包涵体共存于相同区域但无明显重叠。p.D40I变异的肌肉活检显示ANXA11聚集于肌纤维肌浆与肌膜下，呈珍珠链状结构，未检测TDP-43病理。p.D40Y与D40V变异病例中，肌肉 rimmed空泡内同时存在ANXA11与TDP-43阳性聚集物，约50%的TDP-43包涵体为ANXA11阳性。p.P75S变异病例则表现为广泛的ANXA11聚集，包括神经元空泡化与核内包涵体，但所有聚集物均为TDP-43阴性，提示原发性ANXA11蛋白病的存在。

非变异病例中的ANXA11病理

ANXA11病理在非变异病例中更为常见，所有FTLD-TDP C型病例均存在ANXA11与TDP-43共病理，表现为两者在长形营养不良性神经突、小神经突及NCIs中的完全共定位，且神经突主要源于神经元树突。合并原发性侧索硬化的FTLD-TDP新亚型中，ANXA11与TDP-43共聚集呈现男性偏倚，包涵体多为致密多形性，呈新月状或环状围绕细胞核，提示该病理对上运动神经元的特异性易感性。此外，约5%-10%的阿尔茨海默病合并LATE-NC、ALS及FTLD-TDP A/B型病例中存在继发性ANXA11病理，其形态与分布与原发性TDP-43病理一致，但仅为TDP-43病理的子集，且与C9orf72重复扩增及TBK1变异存在一定关联。

ANXA11-TDP-43异源纤维

冷冻电镜分析揭示FTLD-TDP C型中的纤维为异源组装，由TDP-43的G228/G284-N345区段与ANXA11的S39-Y74区段共同构成，呈左手螺旋构象，与A/B型的右手螺旋TDP-43单体纤维存在本质差异，且纤维界面由TDP-43 Q327-N345与ANXA11 S55-Y74的反平行链组成。免疫电镜进一步在合并运动受累的FTLD-TDP C型病例中验证了该异源纤维的存在。

不溶性ANXA11片段

生化分析在FTLD-TDP C型及ANXA11变异病例中均检测到约23 kDa的ANXA11截短片段（全长约56 kDa），对应N端约190个氨基酸，其组成包含纤维形成必需的L39-Y74区段。该片段的发现为疾病生物标志物的开发提供了潜在靶点。

ANXA11毒性病理机制

ANXA11介导的毒性是功能丧失与功能获得通路共同作用的结果。功能丧失方面，疾病相关变异可破坏蛋白结构稳定性：N端变异（G38R、D40G）可能影响两亲性螺旋，C端变异（R235Q、R302C等）可干扰核心结构域盐桥，导致患者来源成纤维细胞与干细胞中ANXA11蛋白水平降低。ANXA11敲低可导致mRNA颗粒动力学障碍，减少其与溶酶体的共运输及生长锥处mRNA定位，并在果蝇与斑马鱼模型中引发年龄依赖性运动缺陷、轴突生长异常及神经肌肉接头形成障碍。功能获得方面，FTLD-TDP C型中ANXA11高表达区域与病理分布高度重合，且患者颞叶皮质ANXA11蛋白水平升高（转录水平无变化），提示转录后调控异常导致的区域选择性富集。ANXA11本身具有聚集倾向，其N端低复杂度结构域（LCD）可形成抗蛋白酶K消化的淀粉样纤维，疾病相关变异（如G38R、D40G）可增强全长蛋白沉淀，而部分变异（如P71L、P75S）通过替换脯氨酸残基增加β折叠兼容性，促进纤维组装。聚集的ANXA11还可招募野生型蛋白，形成类似TDP-43的“ sequestratic毒性模型，但需注意部分病例中可溶性全长ANXA11水平并未下降。

翻译后修饰与剪切方面，磷酸化可降低ANXA11的囊泡膜结合能力，但其具体修饰位点及在疾病中的作用尚未明确。N端的PEST区域提示其易被蛋白酶靶向降解，约23 kDa片段的发现提示异常剪切可能参与疾病进程，但具体蛋白酶及剪切位点的鉴定仍需深入研究。钙稳态失调是ALS/FTD的核心特征，患者来源细胞显示ANXA11变异导致胞质基础Ca²⁺升高、内质网Ca²⁺释放减少，分子动力学模拟提示C端变异可降低Ca²⁺结合亲和力，而Ca²⁺缺乏可能进一步增强ANXA11的聚集倾向。S100A6结合方面，S100A6在ALS/FTD中表达上调，可抑制ANXA11-R235Q变异的聚集并促进其泛素-蛋白酶体途径降解，体外实验还显示其可溶解预形成的ANXA11单体纤维，但S100A6对异源ANXA11-TDP-43纤维的作用仍待验证。膜结合与细胞功能方面，ANXA11通过C端与带负电荷磷脂结合，诱导膜相变并调节膜秩序。其与ALG-2的相互作用可稳定内质网出口位点的SEC31A，维持ER-高尔基体运输，该过程受损可导致内质网应激与高尔基体碎裂；在自噬通路中，ANXA11病理在C9orf72扩增与TBK1变异病例中富集，提示其可能参与自噬体成熟与 cargo清除；在膜修复过程中，ANXA11可快速募集至损伤位点形成修复支架，随后招募ALG-2启动ESCRT-III介导的修复，部分变异（如R235Q）可破坏该募集过程。此外，氧化应激导致的膜脂质过氧化可能影响ANXA11的定位与修复功能，而核膜与溶酶体损伤的修复缺陷可能是ANXA11功能障碍的重要后果。

生理与病理性相变方面，ANXA11的N端LCD可在体外发生LLPS形成动态液滴，疾病相关变异（如D40G、R235Q）可延长液滴稳定性，促进向凝胶态或固态转化。ANXA11可定位于应激颗粒，变异可延迟应激颗粒 disassemble，但该过程多发生于急性应激条件下，生理意义仍需验证。ANXA11作为“分子拴”连接RNA颗粒与溶酶体，介导长距离轴突运输，变异（如D40G、P93S）可减少RNA颗粒沿溶酶体的运输，降低生长锥β-actin mRNA定位，但该过程是否与应激条件下的膜修复反应混淆仍需进一步区分。ANXA11与TDP-43共聚集的机制仍有待阐明，异源纤维的病理意义（致病性或保护性）尚不明确，部分变异（如P75S）导致的ANXA11主导性聚集提示两者相互作用的结构兼容性可能决定共聚集的发生。总体而言，ANXA11在不同疾病中的贡献具有情境依赖性：在FTLD-TDP C型中可能主动协同TDP-43驱动疾病，而在ALS与LATE-NC中可能发挥次要修饰作用，其表达水平、稳定性与功能改变是决定其作用模式的关键因素。

讨论

ANXA11与TDP-43的共聚集现象提出了多个核心科学问题：ANXA11是TDP-43病理的被动参与者还是协同驱动者？两者的相互作用分子机制及触发条件（如蛋白酶活性、翻译后修饰）是什么？目前观察到的病理谱从完全共定位到完全独立，提示存在多种调控机制：独立聚集可能源于ANXA11功能丧失导致的上游通路紊乱；P75S等变异可能通过改变结构兼容性阻断共聚集；而散发病例中的共定位可能源于应激颗粒组装、RNA运输或自噬等共享通路的失调。未来研究需开发特异性抗体以识别更多ANXA11病理病例，明确23 kDa片段的来源与组成，构建重现异源纤维形成的体外与体内模型，并探索靶向疾病特异性异构体、翻译后修饰或相互作用蛋白（如S100A6）的治疗策略。ANXA11与TDP-43在结构、功能与病理特征上的高度相似性，提示两者可能在神经退行性疾病中形成协同毒性网络，成为未来机制研究与药物开发的共同靶点。