《Molecular Biomedicine》：Higher physical activity levels mitigate synaptic protein loss and cognitive deterioration in aging and in Alzheimer’s disease: a 10-year longitudinal study
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突触退行性变是阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）的一个标志性特征，并且与认知衰退密切相关。尽管体力活动（physical activity, PA）可以保护突触完整性和认知功能，但其在衰老和AD进展过程中的长期影响仍然缺乏充分表征。
突触退行性变是阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）的一个标志性特征，并且与认知衰退密切相关。尽管体力活动（physical activity, PA）可以保护突触完整性和认知功能，但其在衰老和AD进展过程中的长期影响仍然缺乏充分表征。在此，研究人员开展了一项为期10年的纵向研究，以探讨不同PA水平对衰老和AD进展过程中突触蛋白和认知功能的影响。该研究纳入了231名认知正常的老年人（临床前AD组，116名；对照组，115名），并根据PA强度进行分层。每两年收集一次血浆，以量化神经元源性细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）中的四种突触蛋白（GAP43、neurogranin、SNAP25和synaptotagmin 1），同时进行认知评估。结果表明，所有突触蛋白均随时间下降，且AD组的下降幅度大于正常衰老组（P<0.05）。基线时，PA组之间的突触蛋白水平无差异（P>0.05），但在10年随访时，较高PA组的AD患者和对照组均比较低PA组具有显著更高的突触蛋白水平（P<0.05）。一致地，较高PA缓解了衰老过程中的突触蛋白丢失（P<0.05）。此外，较高PA与临床前AD患者较慢的认知衰退相关（P<0.05）。研究人员的这项研究表明，较高水平的PA可能减轻与年龄和AD相关的突触退行性变，从而有助于维持晚年的认知弹性。
**论文解读：较高体力活动水平通过减缓突触蛋白丢失对抗衰老及阿尔茨海默病相关的认知衰退——一项10年纵向研究**
**1. 研究背景、问题与意义**
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）发病率不断攀升，给全球健康带来沉重负担，但迄今缺乏有效治疗手段。AD常经历漫长的无症状期，期间大脑发生相对不可逆的病理改变，其中突触损伤是AD的早期标志，且与认知损害密切相关。因此，在“沉默期”阐明突触损伤模式并开展早期干预，可能有助于延缓或预防症状出现。然而，由于神经病理学研究中难以直观显示突触退行性变，动态量化活体患者的突触丢失颇具挑战。神经元源性细胞外囊泡（neuron-derived extracellular vesicles, EVs）可携带脑内突触蛋白进入外周血，实现非侵入性检测。既往研究虽发现AD患者血浆神经元源性EVs中多种突触蛋白水平降低，但多为横断面设计，仅提供阶段特异性信息。体力活动（physical activity, PA）可通过上调脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）、改善脑灌注、减轻神经炎症和增强突触可塑性等机制支持突触稳态，但PA在无症状期对突触和认知功能的长期影响尚不明确，尤其缺乏采用代谢当量（metabolic equivalents, METs）等量化指标评估PA与突触蛋白变化关系的研究。因此，有必要开展多时间点纵向研究，动态追踪不同PA水平下临床前AD阶段的突触生物标志物和认知表现变化，探索其作为干预靶点的可调节性。该研究假设：较高PA水平与衰老过程中突触蛋白和认知功能的保持相关。研究结果为突触损伤的可调节性提供了首个纵向证据，支持开发靶向早期干预策略。论文发表在《Molecular Biomedicine》。
**2. 主要关键技术方法**
研究基于中国认知与衰老研究（China Cognition and Aging Study, COAST）纵向子队列，纳入231名基线认知正常老年人（临床前AD组115例，对照组116例）。关键技术方法包括：①PA水平评估：采用代谢当量（METs）标准化量化PA强度，通过自报健康行为问卷收集过去一周活动类型、时长和频率，依据《体力活动汇编》分配MET值，将参与者分为较高PA组（≥500 MET-min/周）和较低PA组（1-499 MET-min/周）。②神经元源性EVs分离：使用ExoQuick外泌体沉淀试剂盒提取血浆总EVs，再通过小鼠抗人神经细胞黏附分子（NCAM）抗体进行免疫共沉淀，富集神经元源性EVs，并采用EZ-Link sulfo-NHS-biotin系统进行生物素化标记验证。③蛋白定量：采用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测EVs中四种突触蛋白（生长相关蛋白43（GAP43）、神经颗粒素（neurogranin, Ng）、突触体相关蛋白25（SNAP25）、突触结合蛋白1（synaptotagmin 1）），脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）中β-淀粉样蛋白42（Aβ42）、磷酸化tau181（P-tau181）和总tau（T-tau），以及血浆中外泌因子（BDNF、组织蛋白酶B（CTSB）、胰岛素样生长因子1（IGF-1）、鸢尾素（irisin））。④认知功能评估：采用简易精神状态检查（MMSE）和蒙特利尔认知评估（MoCA）。⑤统计分析：使用线性混合效应模型评估纵向变化，以参与者ID为随机截距，校正年龄、性别、APOE ε4携带状态、教育年限和随访时间，纳入时间与PA水平或诊断组的交互项检验轨迹差异。
**3. 研究结果**
**参与者特征**：研究纳入231名参与者，AD组和对照组在年龄、性别、教育水平上无显著差异（P>0.05），但AD组APOE ε4携带者比例显著更高（P<0.05）。基线时MMSE和MoCA评分无差异，10年随访时AD组评分显著低于对照组（P<0.05）。根据PA水平分组后，10年随访时较高MET组在AD和对照组中均显示较高CSF Aβ42水平和较低T-tau水平（P<0.05），且AD患者中较高MET组认知表现更好（P<0.05）。
**突触蛋白在神经元源性EVs中的下降在AD中比在衰老中更快**：通过分析0、2、4、6、8、10年六个时间点的GAP43、Ng、SNAP25和synaptotagmin 1水平，发现所有突触蛋白在10年随访期内均呈显著进行性下降（P<0.05）。线性混合效应模型显示，AD组突触蛋白的纵向下降速度显著快于对照组（P<0.05），支持其作为AD特异性生物标志物的潜力。
**高MET与低MET组之间神经元源性EVs中突触蛋白水平的差异**：在10年随访时，无论是AD组还是对照组，较高MET组参与者的四种突触蛋白水平均显著高于较低MET组（P<0.05）；而基线时两组间无显著差异（P>0.05）。这表明PA与突触蛋白稳定性维持相关，可能具有神经保护作用。
**较高PA水平与对照组中神经元源性EVs突触蛋白丢失减少相关**：在对照组内按MET水平分层后，纵向分析显示较低MET组中GAP43、Ng、SNAP25和synaptotagmin 1均显著下降（P<0.05），而较高MET组中SNAP25下降未达统计学显著性（P=0.07），提示PA可能特别有助于维持SNAP25水平。线性混合效应模型证实较低MET组四种突触蛋白下降更陡峭（P<0.05）。此外，较高MET组血浆中外泌因子（BDNF、CTSB、IGF-1、irisin）浓度显著更高（P<0.05），为PA介导突触保护提供了分子机制线索。
**较高PA水平与临床前AD中神经元源性EVs突触蛋白丢失减弱相关**：在AD组中，分层纵向分析显示较低MET组四种突触蛋白下降更显著（P<0.05），但较高MET组中SNAP25仍显著下降（P<0.05），与对照组不同，提示PA在AD病理背景下对抗突触退变的效果可能受限。线性混合效应模型显示，GAP43、SNAP25和synaptotagmin 1在较低MET组中下降更快（P<0.05），而Ng下降率两组间无差异（P=0.47）。敏感性分析（将PA作为连续变量）结果一致。AD组中较高MET组血浆外泌因子同样显著升高（P<0.05）。
**较高PA与临床前AD中较慢的认知衰退相关**：线性混合效应模型分析显示，在临床前AD患者中，较高MET组MMSE和MoCA评分的下降速度显著慢于较低MET组（P<0.05），表明PA相关的突触弹性可能功能性地延缓认知恶化。
**4. 讨论与结论总结**
讨论部分指出，该研究首次系统追踪了10年间不同PA强度下衰老和临床前AD阶段关键突触蛋白的纵向变化。结果表明，所有突触蛋白在两组中均呈现进行性下降，且AD组下降更显著，而较高PA水平可减缓这种下降，证实PA对突触完整性的调节作用。在生理性衰老中，较高PA有效缓解了所有四种突触蛋白的下降；但在AD病理状态下，保护作用部分受限，尤其是Ng和SNAP25，这可能与突触蛋白的功能差异及AD病理对突触稳态的破坏有关（如tau蛋白寡聚体干扰Ng与信号伴侣的相互作用）。该研究具有重要的临床转化价值：血浆神经元源性EVs中的突触蛋白可作为动态监测突触功能的无创生物标志物，克服了既往依赖神经影像或尸检脑组织的局限；PA作为一种低成本、高安全的认知保护策略，适用于老年人群早期AD预防。
**研究结论翻译**：总之，研究人员的这项研究表明，突触生物标志物（包括GAP43、Ng、SNAP25和synaptotagmin 1）在临床前AD中的下降速度比在衰老中更快。此外，较高PA似乎减慢了这些突触蛋白的丢失，但其保护作用可能因AD病理而有所不同。总的来说，这些发现表明，较高PA可能通过疾病依赖的神经保护机制调节突触稳态，并在AD早期阶段提供干预潜力。需要更大样本量和更长随访时间的研究来验证这些发现并探索潜在的生物学机制。
