利用拉曼光谱识别阿尔茨海默病脑组织中的生化变化

《Acta Neuropathologica Communications》：Raman spectroscopic identification of biochemical alterations in Alzheimer’s disease brain tissue

　　

摘要

阿尔茨海默病（AD）是一种进行性神经退行性疾病，其特征为慢性炎症、神经元丢失以及记忆和认知功能的持续衰退。拉曼光谱技术是一种无需标记的强大方法，可通过生成高灵敏度的分子指纹来检测AD早期的生化变化，这有助于识别与蛋白质错误折叠、脂质代谢紊乱和氧化应激相关的细微变化，而这些正是AD发病和进展的关键因素。在我们的研究中，全谱拉曼光谱显示了正常脑组织与AD脑组织之间，以及Braak IV期与Braak VI期AD之间的明显生化差异。我们采用了包括奇异值分解和线性判别分析在内的多变量分析方法，以处理光谱的复杂性，并确定导致AD病理的主要生化因素。在1200–1800 cm^?1范围内，多个拉曼峰在AD组织中的强度有所增加，其中包括1296 cm^?1（脂质CH?变形）、1440 cm^?1（脂质/胆固醇变形）、1554 cm^?1（酰胺II）、1585 cm^?1（与蛋白质折叠相关的振动）以及1640–1680 cm^?1（酰胺I）。这些变化表明蛋白质聚集加剧、有序的二级结构丧失，以及脂质膜严重紊乱。进一步的基因表达分析显示，AD患者存在脂质稳态失衡，ABCA1、LIPE、CPT1A、PPARA和SREBP?1等基因的表达发生改变，这说明存在广泛的代谢重编程。综合来看，这些光谱和转录层面的变化都表明脂质代谢功能障碍是AD的核心特征。通过捕捉这些分子特征，拉曼光谱为AD的早期检测和病情监测提供了一种极具前景的工具。