《Life》：Comparative Analysis of Plasma Biomarkers of Alzheimer’s Disease and Frontotemporal Dementia: The Dual Role of Soluble Fractalkine as a Biomarker of Frontotemporal Dementia and Its Neuroprotective Effects in Cortical Neurons “In Vitro”
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额颞叶变性（FTD）和阿尔茨海默病（AD）是蛋白病，其特征是特定蛋白质的异常积累和聚集，如Aβ-42沉积、p-tau积累，以及FTD患者中TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）的异常胞质聚集。近来，神经炎症介质作为认知衰退预测因子的识别已受到关注。研究人员
额颞叶变性（FTD）和阿尔茨海默病（AD）是蛋白病，其特征是特定蛋白质的异常积累和聚集，如Aβ-42沉积、p-tau积累，以及FTD患者中TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）的异常胞质聚集。近来，神经炎症介质作为认知衰退预测因子的识别已受到关注。研究人员使用酶联免疫吸附试验（ELISA）（pg/mL）比较了AD和FTD患者之间几种认知障碍血浆生物标志物，包括CX3CR1和可溶性 fractalkine（sFK，也称为CX3CL1）、TDP-43、神经丝轻链M（NfL M）、p-tau217和GFAP（胶质纤维酸性蛋白）。趋化因子是HIV-1共受体，促进HIV-1感染传播并在脑中诱导凋亡。尽管这些趋化因子促进神经元存活并调节神经元-胶质细胞相互作用，它们也促进神经退行性变。Fractalkine，也称为CX3CL1，是一种δ趋化因子，与其CX3CR1趋化因子受体结合。作为膜异构体，fractalkine可在炎症和/或兴奋毒性条件下由受损神经元以可溶形式释放；由于神经炎症促进神经退行性变和痴呆，研究人员比较了血清阳性患者（病毒载量受抑制）且无神经退行性变者与年龄匹配对照者中这些CX3CR1/sFK δ趋化因子水平。这样做是为了研究在无认知障碍的情况下，炎症是否能上调这些趋化因子。据研究人员所知，这是第一项研究表明，与对照受试者（无神经退行性变）相比，CX3CR1和可溶性fractalkine的血浆水平升高可能与FTD病理相关。然而，外周NfL M、GFAP和p-tau217水平在AD和FTD患者之间没有差异。人FTD脑的死后分析显示解剖学改变，包括海马退化和tau沉积。鉴于可溶性fractalkine可能促进认知障碍，同时也对脑损伤发挥保护作用，研究人员在LPS诱导的神经毒性下在体外皮层神经元中进行了一项额外的（独立实验）。研究人员证实，在7天体外（DIV）时，添加重组fractalkine 24小时可防止脂多糖（LPS）诱导的皮层神经元凋亡；此外，LPS处理后24小时，sFK通过降低caspase-3活性防止神经元凋亡，并对炎症发挥神经保护作用。研究结果表明，fractalkine通过限制凋亡和炎症反应减轻LPS诱导的神经元损伤。此外，研究结果首次提示，与健康对照相比，循环sFK水平升高可能间接与FTD病理相关。然而，sFK也可能反映对神经元损伤的代偿性保护反应。
论文解读：阿尔茨海默病与额颞叶痴呆血浆生物标志物及可溶性 fractalkine 的双重作用
阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）和额颞叶痴呆（frontotemporal dementia, FTD）是两种最常见的迟发性痴呆。目前诊断依赖临床症状、神经影像及脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）生物标志物，这些方法成本高且耗时。AD和FTD属于蛋白病，分别涉及β-淀粉样蛋白（amyloid-β, Aβ）沉积、过度磷酸化tau（p-tau）积聚，以及FTD患者中TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）的胞质异常聚集。近年，神经炎症介质作为认知功能下降的预测因子日益受到重视。趋化因子及其受体，尤其是CX3CR1/可溶性fractalkine（soluble fractalkine, sFK，又称CX3CL1）轴，在神经元-胶质细胞通讯中具有重要调节作用，但在神经炎症条件下既可能发挥神经保护作用，也可能促进神经退行性变。目前外周血中能否找到区分AD与FTD的特异性生物标志物仍不明确。此外，HIV-1感染患者即使病毒载量受抑制且无认知障碍，也常伴有慢性炎症，可用于鉴别炎症本身与认知功能障碍相关的生物标志物变化。因此，本研究旨在系统比较AD和FTD患者血浆中多种生物标志物，并进一步探讨sFK是否与FTD病理相关及其对皮层神经元的保护作用。
研究人员共纳入53例AD患者、53例FTD患者、53例无认知障碍的健康对照者，以及34例病毒载量受抑制（<50 copies/mL）且认知正常的HIV-1血清阳性患者和34例年龄匹配的健康对照。所有参与者为白种人，年龄54～77岁。研究人员采用酶联免疫吸附试验（ELISA）定量检测血浆中CX3CR1、sFK、TDP-43、p-tau217、NfL M和GFAP水平；对死后FTD脑组织进行免疫组化分析；并在体外培养胚胎大鼠皮层神经元，用脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导炎症，观察重组fractalkine处理后细胞活力及caspase-3活性的变化。主要技术方法包括：ELISA检测血浆生物标志物；免疫组织化学检测死后脑组织tau蛋白、星形胶质细胞GFAP和小胶质细胞标记物；大鼠胚胎皮层神经元原代培养；MTT法检测细胞活力；荧光底物法检测caspase-3活性；统计分析采用Kruskal-Wallis检验、Mann-Whitney U检验、双因素方差分析及Spearman相关分析等。
研究结果部分如下：
3.1 比较AD和FTD患者与年龄匹配对照的系统性血浆生物标志物水平：与对照组相比，AD和FTD患者血浆中CX3CR1、sFK、TDP-43、p-tau217、GFAP和NfL M水平均显著升高（p < 0.05）。
3.2 AD与FTD患者外周生物标志物比较：Kruskal-Wallis分析显示，AD和FTD患者的CX3CR1（H = 104.9, p < 0.001）和sFK（H = 10.01, p = 0.007）水平均高于对照，但AD与FTD之间无显著差异；其他生物标志物在AD与FTD之间也均无统计学差异（p > 0.05）。
3.3 血清阳性患者中CX3CR1/sFK及p-tau217水平：在病毒载量受抑制、认知正常的HIV-1血清阳性患者中，CX3CR1、sFK和p-tau217水平与年龄匹配对照相比无显著差异（p > 0.05），提示这些趋化因子水平的升高与认知功能障碍相关，而非单纯由慢性炎症引起。
3.4 Mini-Mental评分与血浆生物标志物的相关性：Spearman相关分析显示，sFK水平与MMSE评分在AD（r = 0.36, p = 0.022）和FTD（r = 0.36, p = 0.0083）患者中均呈正相关；p-tau217与CX3CR1在AD（r = 0.29, p = 0.0038）和FTD（r = 0.52, p = 0.000053）中相关；p-tau217与MMSE在AD（r = 0.59, p = 0.000005）和FTD（r = 0.38, p = 0.004）中相关；CX3CR1与MMSE在FTD中相关（r = 0.39, p = 0.039）。
3.5 AD和FTD外周生物标志物的ROC曲线分析：各生物标志物的AUC值及95%置信区间均大于0.5，提示对认知障碍有一定判别能力，但AD与FTD之间的区分能力有限。
4. AD和FTD患者死后脑的神经病理学改变：死后FTD脑组织显示额叶皮层和海马（尤其齿状回）神经元丢失、tau蛋白沉积及血管形态异常；AD脑内GFAP阳性星形胶质细胞明显增生且形态肥大，而FTD脑内星形胶质细胞反应较弱；小胶质细胞标记物lectin染色显示AD和FTD脑中均存在不同形态的活化小胶质细胞，AD中更常围绕Aβ斑块分布。
5. 可溶性重组fractalkine对LPS诱导的皮层神经元损伤的保护作用：在7天体外（DIV）培养的皮层神经元中，LPS处理24小时显著降低细胞活力并增加caspase-3活性；随后给予重组fractalkine（100 ng/mL）处理24小时可显著逆转LPS诱导的细胞死亡和caspase-3激活（p < 0.05）。使用CX3CR1抗体阻断fractalkine信号后，其保护作用消失，表明该效应由CX3CR1受体介导。
讨论部分指出，血浆NfL M水平随年龄和合并症升高，缺乏病因特异性，因此不能区分AD和FTD；p-tau217在AD和FTD中均升高，反映神经纤维缠结病理，但无鉴别价值。本研究发现sFK在FTD中升高，且与认知评分相关，提示sFK可能作为FTD的候选生物标志物。然而，sFK也可能反映受损神经元释放的代偿性保护反应，而非单纯的致病因素。体外实验结果支持fractalkine通过CX3CR1激活抗凋亡通路、抑制caspase-3活性并保护神经元免受炎症损伤。TDP-43被认为与FTD病理密切相关，但其血浆水平在AD与FTD间无差异，仍需进一步验证。
研究结论可概括为：血浆CX3CR1和可溶性fractalkine水平或许可作为评估AD或FTD认知障碍的蛋白标志物，其中sFK首次被发现与FTD病理相关。这些外周标志物有助于筛查痴呆风险患者，减少不必要的腰椎穿刺，并可能为神经保护干预提供靶点。但sFK升高也可能代表机体对神经元损伤的代偿性保护反应，未来需在更大队列中验证其临床价值。
