《Molecular Psychiatry》：Pathogenic tau in the mouse locus coeruleus produces noradrenergic hyperactivity and neuropsychiatric phenotypes reminiscent of early Alzheimer’s disease
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阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）虽然被定义为一种认知障碍，但通常在明显记忆损害出现前数年即呈现神经精神症状，如焦虑、抑郁、激越和睡眠紊乱。一个早期病理特征是过度磷酸化的“假性缠结”tau（pTau）在蓝斑（locus coerul
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）虽然被定义为一种认知障碍，但通常在明显记忆损害出现前数年即呈现神经精神症状，如焦虑、抑郁、激越和睡眠紊乱。一个早期病理特征是过度磷酸化的“假性缠结”tau（pTau）在蓝斑（locus coeruleus, LC）中积聚，而蓝斑是脑内去甲肾上腺素（norepinephrine, NE）的主要来源。尽管临床研究将LC pTau负荷与行为异常联系起来，但这些现象背后的机制仍不清楚。研究人员开发了一种具有转化意义的小鼠模型，通过在LC神经元中进行细胞类型特异性的病毒表达致病性P364S突变人tau，重现了“LC-first”模式。输注后3个月，pTau积累诱发了焦虑样和强迫样行为，并减少睡眠纺锤波，而不改变整体睡眠结构。与行为表型一致，电生理记录显示LC神经元自发和诱发放电显著增加，伴随强烈的星形胶质细胞反应性，且无明显细胞死亡。转录组分析发现Hcn2上调和Clic6下调，提示神经元兴奋性改变。为进一步明确分子机制，研究人员开发了一种细胞类型特异性蛋白质组学方法，结果显示与LC特异性tau病理相关的突触和代谢改变。尽管病毒输注后6个月和9个月pTau负荷持续存在，但在3个月时观察到的焦虑样行为在这些后期时间点已减弱。这些发现证明pTau在AD发病早期触发了反映LC-NE过度活跃的表型，为未来基于去甲肾上腺素能的干预措施以应对神经精神表现提供了启示。
**论文解读：小鼠蓝斑病理性tau引发去甲肾上腺素能过度活跃和早期阿尔茨海默病样神经精神表型**
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）占痴呆病例的60%以上，预计到2060年美国将有1380万患者。AD的病理标志包括β-淀粉样蛋白（amyloid-β, Aβ）斑块和tau神经原纤维缠结（neurofibrillary tangles, NFTs），这些病理改变在认知症状出现前多年就开始积累。该阶段常以神经精神症状（neuropsychiatric symptoms, NPS）为特征，轻度的行为损害（mild behavioral impairment, MBI）表现为动机、情感、冲动控制、社交和感知领域的持续行为及人格改变，先于认知衰退并增加痴呆风险。蓝斑（locus coeruleus, LC）是中枢神经系统去甲肾上腺素（norepinephrine, NE）的主要来源，调节情感、觉醒、注意、应激反应、警觉和睡眠-觉醒周期。早期AD的一个关键病理特征是在LC中出现过度磷酸化的“假性缠结”tau（pretangle tau, pTau），称为Braak 0期。临床研究将LC pTau负荷与激越、抑郁、焦虑和睡眠障碍联系起来，但机制不明。现有动物模型存在局限，例如使用广泛表达的启动子导致pTau不仅限于LC、合并Aβ病理、未测量LC放电、行为范式不足或缺乏转录组和蛋白质组分析。因此，研究人员构建了一个将P364S突变人tau特异性表达于LC神经元的小鼠模型，以探究AD最早期阶段LC pTau的因果机制。该研究发表在《Molecular Psychiatry》。
**主要技术方法**：研究人员使用TH-Cre小鼠（Jackson Laboratory #008601），通过立体定位注射携带有Cre依赖性P364S突变人tau的腺相关病毒（AAV）至双侧LC，以EYFP作为对照。行为学测试包括巢材撕碎、埋珠、新奇抑制喂食和条件性恐惧记忆；睡眠研究采用脑电图/肌电图（EEG/EMG）电极植入记录。离体脑片电生理记录LC神经元自发及诱发放电。转录组学采用翻译核糖体亲和纯化（translating ribosome affinity purification, TRAP）结合RNA测序，使用TH-Cre×Slc6a2-eGFP/Rpl10a小鼠（Jackson Laboratory #031151）富集LC核糖体。蛋白质组学采用细胞类型特异性体内生物素化（cell type-specific in vivo biotinylation of proteins, CIBOP），使用TH-Cre×Rosa26TurboID/WT小鼠（Jackson Laboratory #037890）结合质谱分析。实验在埃默里大学、俄克拉何马医学研究基金会和西奈山伊坎医学院进行。
**研究结果**：
**1. 病毒介导的P364S突变人tau在LC中的表达在3个月时触发pTau。** 通过免疫荧光和AT8染色确认，Tau组LC神经元体树突区pTau显著增加；TH+细胞数、酪氨酸羟化酶（TH）及NE转运体（NET）免疫反应性无变化，但胶质纤维酸性蛋白（GFAP）免疫反应性、细胞大小和突起密度显著增加，离子化钙结合适配分子1（IBA1）仅免疫反应性增加而形态不变。表明pTau引起胶质反应而无神经元丢失。
**2. LC tau病理不影响3个月时的NE末梢密度。** 在齿状回（dentate gyrus, DG）和前额叶皮层（prefrontal cortex, PFC）中检测NET免疫反应性，Tau组与对照组无差异；GFAP和IBA1参数也相似，提示LC投射区域未出现“逆死”现象。
**3. pTau在3个月时驱动与LC过度活跃一致的焦虑样行为。** 在巢材撕碎测试中，Tau小鼠在笼换后2小时和4小时撕碎百分比显著增加；在新奇抑制喂食测试中，Tau组在新环境中的进食潜伏期显著延长，而家笼潜伏期不变，表明存在焦虑样行为而非食欲改变。
**4. LC tau病理在3个月时影响睡眠纺锤波而不破坏睡眠结构。** EEG/EMG分析显示，Tau组在觉醒、非快速眼动（NREM）和快速眼动（REM）时长及睡眠碎片化指标上无差异，但NREM睡眠纺锤波密度和持续时间显著减少，与LC过度活跃一致。
**5. Tau表达在3个月时增加LC自发和诱发活动。** 离体脑片电生理记录显示，Tau组LC神经元自发放电频率显著升高，但放电节律性未变；诱发放电的频率-电流（F-I）曲线斜率更陡，表明神经元兴奋性增强。
**6. Tau在3个月时诱导LC翻译组改变。** TRAP-RNA测序鉴定出74个差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs），其中Hcn2（超极化激活环核苷酸门控通道2）上调、Clic6（氯离子通道6）下调，α2C肾上腺素受体（Adra2c）也上调。基因集富集分析（GSEA）显示上调基因富集于cAMP反应元件结合蛋白（CREB）、Wnt及分泌素G蛋白偶联受体信号通路，下调基因富集于突触区室；转录因子分析提示激活转录因子3（Atf3）激活、Atf4和Ybx1抑制、Pax7表达改变等。
**7. 去甲肾上腺素能特异性蛋白质组分析揭示Tau在3个月时诱导LC改变。** CIBOP结合质谱鉴定出862个高置信度LC富集蛋白。Tau组有270个差异表达蛋白（differentially expressed proteins, DEPs），包括突触相关蛋白47（SNAP47）、RAB3IP、儿茶酚-O-甲基转移酶（COMT）、泛素连接酶UBR3和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）上调，而TCP1/CCT伴侣蛋白复合物下调。基因本体（GO）分析显示上调蛋白参与代谢和信号转导，下调蛋白参与基因组维持、细胞骨架和突触支架。
**8. Tau病理在6和9个月持续存在，但焦虑样表型消失。** 在6和9个月时，AT8免疫反应性持续存在，TH+细胞数和TH免疫反应性未变（6个月时TH免疫反应性有下降趋势），LC中NET和胶质标志物无变化。行为测试显示6和9个月时巢材撕碎和新奇抑制喂食潜伏期无差异，9个月时Tau组埋珠数量减少。pTau在DG、PFC、黑质（substantia nigra, SN）和腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）无扩散。表明长时间pTau暴露未导致神经元死亡，而早期焦虑样表型随时间消失。
**讨论与结论**：讨论部分指出，尽管病理性tau通常抑制神经元活动，但LC-NE系统可能通过稳态可塑性机制“过度补偿”，导致早期MBI。3个月时的LC过度活跃与人类早期AD中脑脊液NE升高、TH表达增加一致。睡眠纺锤波减少与LC激活一致，可能损害记忆巩固。后期时间点焦虑样表型消失，提示LC-NE功能从过度活跃转变为代偿性低下。转录组和蛋白质组变化支持这些现象。局限性包括P364S是额颞叶痴呆相关突变而非AD突变，但能诱导AD样病理；微量异位表达在邻近臂旁核；TurboID方法偏向胞质蛋白等。研究结论：pTau在LC积累足以诱导神经元过度活跃，并导致早期疾病阶段的焦虑样行为；该研究首次在体内表征P364S突变体，并整合转录组和蛋白质组分析；CIBOP的可行性为LC特异性蛋白质组研究开辟了道路。
