基于人脑库样本的脑淀粉样血管病分析

《Frontiers in Immunology》：An analysis of cerebral amyloid angiopathy based on samples from human brain bank

　　

背景：脑淀粉样血管病（Cerebral amyloid angiopathy， CAA）是一种常见的年龄相关性脑血管疾病，以β-淀粉样蛋白（Amyloid-β， Aβ）在脑血管壁中积累为特征，并与阿尔茨海默病（Alzheimer's disease， AD）和认知障碍密切相关。然而，CAA进展的具体机制仍不清楚。方法：研究人员分析了来自河北医科大学人脑库的49例尸检样本，收集了基本病理数据，并探讨了CAA与阿尔茨海默病神经病理改变（Alzheimer's disease neuropathologic change， ADNC）之间的相关性。对21例枕叶标本进行了转录组测序，以筛选CAA及其病理亚型背后的差异表达基因。结果：神经病理学检查发现49例社区捐赠者中有29例（59.18%）存在CAA病理。CAA类型和分期均与ADNC显著相关。特别是，CAA1型与AD病理和认知下降密切相关。转录组分析显示，基因本体（Gene Ontology， GO）功能富集主要集中在免疫反应激活和调节信号通路。髓系细胞触发受体1（Triggering receptor expressed on myeloid cells 1， TREM1）基因参与免疫信号的放大，并且在CAA1亚型中表达更强。结论：CAA不仅是一种独立的脑血管疾病，而且也是ADNC进展的关键协同危险因素。TREM1是一个可能与CAA1型更严重病理进展相关的潜在基因。

**论文解读：基于人脑库样本的脑淀粉样血管病（CAA）的病理与转录组分析**

**研究背景与问题**

脑淀粉样血管病（Cerebral amyloid angiopathy， CAA）是一种常见的年龄相关性脑血管疾病，其特征是β-淀粉样蛋白（Amyloid-β， Aβ）在脑膜和皮质血管壁中沉积，导致血管纤维化、内皮功能障碍、管腔狭窄和血管脆性增加，进而引发脑微出血、浅表铁质沉着、白质高信号甚至致命性脑出血。CAA与阿尔茨海默病（Alzheimer's disease， AD）密切相关，二者共享由Aβ代谢紊乱驱动的核心致病机制。然而，CAA进展的具体分子机制仍未阐明，且基于社区中国人群的系统性尸检数据相对匮乏。现有研究多集中于西方人群，不同国家和地区的CAA患病率差异显著（0%–79%），因此亟需明确中国社区人群的CAA流行病学和病理学特征。此外，CAA可分为两种病理亚型：CAA1型（累及毛细血管）和CAA2型（仅累及较大血管），其中CAA1型与更严重的认知下降和AD病理相关。免疫系统在CAA的发生发展中发挥复杂作用，小胶质细胞的过度激活可导致持续性血管周围炎症，破坏血脑屏障（Blood-brain barrier， BBB）完整性，加剧微血管损伤。因此，本研究旨在基于死后脑组织进行全面的神经病理学和转录组学分析，以描述CAA的病理谱系和亚型分布，量化CAA病理严重程度与AD神经病理改变（Alzheimer's disease neuropathologic change， ADNC）负担的相关性，并探索CAA发病机制和异质性背后的免疫相关分子特征。

**研究内容与结论**

研究人员分析了来自河北医科大学人脑库的49例尸检样本（2019–2026年），收集了人口统计学数据、日常认知（Everyday Cognitive， Ecog）评分，并进行了神经病理学诊断（包括CAA分型、分期及ADNC评估）。对21例枕叶样本（其中8例对照、13例CAA）进行了转录组测序，筛选差异表达基因，并通过免疫组化验证关键基因TREM1的表达。研究发现，CAA在社区捐赠者中的患病率为59.18%，CAA患者年龄显著更大，且APOE ε⁴等位基因频率更高。CAA类型和分期均与ADNC综合评分、A/B/C评分及Ecog评分显著正相关，其中CAA1型与AD病理和认知下降的关联尤为紧密。转录组分析显示，CAA组差异表达基因富集于免疫反应激活、细胞外基质重塑及突触信号通路，而髓系细胞触发受体1（Triggering receptor expressed on myeloid cells 1， TREM1）基因在CAA1亚型中表达显著上调，且其免疫组化染色在CAA1脑组织中呈强阳性，围绕血管和Aβ斑块分布。结论表明，CAA不仅是独立的脑血管疾病，更是ADNC进展的关键协同危险因素，而TREM1可能作为CAA1型严重病理进展的潜在标志物。该论文发表于《Frontiers in Immunology》。

**关键技术方法**

本研究基于河北医科大学人脑库的49例尸检样本（2019–2026年收集），采用标准神经病理学流程进行组织固定、包埋和切片。通过免疫组化染色（Aβ、磷酸化tau、α-突触核蛋白等）和特殊染色（刚果红、Gallyas银染）评估CAA分型（Thal标准）和分期，以及ADNC（NIA-AA标准，ABC评分）。认知功能使用Ecog量表评估，APOE基因型通过rs7412和rs429358单核苷酸多态性分析确定。转录组测序选用21例枕叶样本（RNA完整性数≥6.0），筛选差异表达基因（|logFC|>0.585，p<0.05），并进行基因本体（Gene Ontology， GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes， KEGG）富集分析。TREM1蛋白表达通过免疫组化在9例样本（3例对照、3例CAA2、3例CAA1）中验证。

**研究结果**

**3.1 总样本的人口统计学和病理特征**
通过描述性统计，总样本平均年龄75.24±15.20岁，男性占67.35%，APOE ε⁴等位基因携带率为17.02%，APOE ε²为14.29%。常见的合并症包括AD（30.61%）、LATE（57.14%）、小动脉硬化（73.47%）和微出血（38.78%）。Ecog评分显示，67.35%的样本认知正常（≤1），24.49%存在痴呆（>2）。

**3.2 CAA样本的人口统计学和病理特征**
通过比较CAA组（29例，59.18%）与非CAA组（20例），发现CAA组年龄显著更大（81.41±9.01 vs. 66.30±17.93，p<0.001），APOE ε⁴等位基因频率更高（28.57% vs. 0%，p=0.015），且合并AD（48.28%）、LATE（82.76%）、小动脉硬化（93.10%）、微梗死（44.83%）和微出血（62.07%）的比例更高。CAA组ABC评分及A/B/C子评分均显著升高，且认知功能更差（Ecog>2比例34.48% vs. 10.00%）。CAA1型占34.48%，CAA2型占65.52%，且CAA1型主要分布于较晚分期（2期和3期）。

**3.3 CAA与ADNC的相关性**
通过偏相关分析（校正年龄），发现CAA类型与分期呈极强正相关（r=0.963，p<0.001）。CAA类型和分期均与ABC综合评分、A/B/C评分及Ecog评分显著正相关（p<0.001）。APOE ε⁴基因型与CAA严重度指标、ABC评分及Ecog评分正相关，但与B评分无显著相关。进一步分析显示，CAA1型与ABC评分（r=0.605，p<0.001）和Ecog评分（r=0.61，p<0.001）呈强正相关，而CAA2型与这些指标无显著关联。

**3.4 CAA和CAA亚型转录组分析差异表达基因**
通过转录组比较，CAA组与对照组之间鉴定出3556个差异表达基因（2463个上调，1093个下调）。上调基因的GO富集主要涉及免疫反应激活（如髓系白细胞活化、白细胞介导的免疫）、细胞外基质结合和受体活性；下调基因富集于阳离子跨膜转运和兴奋性突触信号。KEGG富集显示免疫炎症模块（NF-κB、MAPK、PI3K-Akt、补体级联）、神经元突触模块（谷氨酸能/γ-氨基丁酸能突触）和细胞外基质模块（ECM-受体相互作用）。在CAA1、CAA2和对照组之间，鉴定出15个差异表达基因，其中TREM1在CAA1中表达显著高于CAA2和对照组（Kruskal-Wallis检验，p=0.046），且与CAA亚型呈正相关（ρ=0.53，p=0.013）。

**3.5 TREM1在CAA亚型中的免疫组化染色**
通过免疫组化染色，对照样本中TREM1几乎无着色；CAA2组可见少量散在弱阳性细胞，位于小动脉周围但毛细血管区阴性；CAA1组则呈现强阳性，TREM1免疫反应物质围绕Aβ斑块核心，并密集分布于皮质微血管周围及周围神经实质，阳性细胞显示肥大胞体和粗短突起。

**讨论与结论**

讨论部分指出，本研究中CAA患病率（59.18%）与既往报道的16%–70%范围一致，但人群差异可能源于遗传背景、生活方式和环境因素。CAA患者年龄显著更大，证实年龄是主要不可控危险因素，且性别差异不显著。CAA组微出血负担更高，但大出血发生率无差异，提示微出血是血管淀粉样蛋白积累的早期敏感标志。APOE ε⁴等位基因在CAA组中频率更高，而APOE ε²未发现显著差异，可能与样本量小和人群特异性遗传背景有关。CAA类型与分期的高度一致性表明两种病理分级系统紧密关联。CAA1型与ADNC负担和认知下降的强相关性支持毛细血管功能障碍破坏血脑屏障和类淋巴清除功能，导致实质Aβ滞留和tau过度磷酸化的恶性循环。转录组结果揭示CAA中髓系免疫细胞活化、细胞因子分泌和细胞外基质重塑的转录激活，以及兴奋性突触信号通路失调，提示神经炎症-兴奋毒性循环。TREM1作为髓系特异性促炎受体，在CAA1中显著上调，可能通过DAP12-NF-κB信号驱动慢性神经炎症，是CAA严重程度的潜在组织学标志物和治疗靶点。研究局限性包括缺乏蛋白质和表观遗传学验证、样本量较小、缺乏体外和体内实验证据。

**结论**：总之，病理分级和转录组数据分析的联合应用可以实现CAA的精细风险分层。这些前瞻性验证将为开发CAA的新型风险诊断生物标志物和靶向治疗药物奠定坚实的理论基础。