adtau外泌體磷酸化檢測艾爾茲海默癥神經(jīng)退行性疾病

1、目錄,阿爾茲海默癥 病因臨床表現(xiàn)檢查診斷治療方法外泌體Tau蛋白及其磷酸化,阿爾茨海默?。ˋD）,別稱:早老性癡呆，老年性癡呆，老年前期癡呆英文名稱:Alzheimer disease， AD就診科室:神經(jīng)內(nèi)科多發(fā)群體:70歲以上阿爾茨海默?。ˋD）是一種起病隱匿的進(jìn)行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語、失用、失認(rèn)、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆表現(xiàn)為特征，病因迄今未明。6

2、5歲以前發(fā)病者，稱早老性癡呆；65歲以后發(fā)病者稱老年性癡呆。,,病因,該病可能是一組異質(zhì)性疾病，在多種因素（包括生物和社會心理因素）的作用下才發(fā)病。從目前研究來看，該病的可能因素和假說多達(dá)30余種，如家族史、女性、頭部外傷、低教育水平、甲狀腺病、母育齡過高或過低、病毒感染等。,與AD有關(guān)的遺傳學(xué)位點，目前已知的至少有以下4個：早發(fā)型AD基因座分別位于2l、14、1號染色體。相應(yīng)的可能致病基因為APP、S182和STM-2基因。遲發(fā)型AD

3、基因座位于19號染色體，可能致病基因為載脂蛋白E（APOE）基因。,臨床表現(xiàn),該病起病緩慢或隱匿，病人及家人常說不清何時起病。多見于70歲以上（男性平均73歲，女性為75歲）老人，少數(shù)病人在軀體疾病、骨折或精神受到刺激后癥狀迅速明朗化。女性較男性多（女∶男為3∶1）。主要表現(xiàn)為認(rèn)知功能下降、精神癥狀和行為障礙、日常生活能力的逐漸下降。根據(jù)認(rèn)知能力和身體機能的惡化程度分成三個時期。,檢查,腦脊液β淀粉樣蛋白、Tau蛋白檢測,,腦脊液β淀粉

4、樣蛋白、Tau蛋白檢測：AD患者的腦脊液中β淀粉樣蛋白（Aβ42）水平下降（由于Aβ42在腦內(nèi)沉積，使得腦脊液中Aβ42含量減少），總Tau蛋白或磷酸化Tau蛋白升高。研究顯示，Aβ42診斷的靈敏度86%，特異性90%；總Tau蛋白診斷的靈敏度81%，特異性90%；磷酸化Tau蛋白診斷的靈敏度80%和特異性92%；Aβ42和總Tau蛋白聯(lián)合診斷AD與對照比較的靈敏度可達(dá)85%～94%，特異性為83%～100%。這些標(biāo)記物可用于支持AD診

5、斷，但鑒別AD與其他癡呆診斷時特異性低（39%～90%）。目前尚缺乏統(tǒng)一的檢測和樣本處理方法。,治療,一般治療AD患者常伴有軀體疾病，而且病程中又可出現(xiàn)新的認(rèn)知功能障損害和精神癥狀，涉及到精神科、神經(jīng)科、內(nèi)科各學(xué)科等多學(xué)科治療。應(yīng)細(xì)致、定期地觀察病人，對有明顯幻覺、妄想等危險行為者，應(yīng)及時住院治療，對生活不能自理的晚期病人應(yīng)建議注相關(guān)醫(yī)院，同時應(yīng)向其家屬普及安全和護(hù)理知識。應(yīng)限制外出或陪伴外出。飲食中補充富含卵磷脂、維生素A、維生素E

6、、鋅、硒等微量元素的事物，限制鋁的攝入等,藥物治療1、神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)的藥物1）膽堿能藥物：乙酰膽堿為促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)遞質(zhì)。膽堿酯酶抑制劑：通常只適用輕、中度AD無患者，因此其療效依賴于膽堿神經(jīng)元的完整程度。2）非膽堿能藥物：老年腦功能衰退的原因還與其他神經(jīng)遞質(zhì)如去甲腎上腺素、多巴胺、5-羥色胺、γ-氨基丁酸、神經(jīng)肽等的失衡有關(guān)。此類藥物有司來吉蘭、利諾吡啶等。2、腦細(xì)胞代謝激活劑3、腦血循環(huán)促進(jìn)劑4、鈣離子拮抗劑 

7、;：在含有神經(jīng)元纖維纏結(jié)的腦細(xì)胞核來源于AD病人的成纖維細(xì)胞，均可見得鈣的堆積。5、神經(jīng)營養(yǎng)因子 6、抗氧化劑：蝦青素、輔酶Q10、維生素E、花青素、葉黃素、司來吉林等7、雌激素：其作用機理尚不清楚8、中醫(yī),帕金森綜合征對比,帕金森疊加綜合征的表現(xiàn)類似帕金森，但程度重，病變廣，對左旋多巴治療反應(yīng)不佳，包括多系統(tǒng)萎縮（MSA）、進(jìn)行性核上麻痹（PSP）和皮質(zhì)基底節(jié)變性（CBD）、路易體癡呆（DLB）等。繼發(fā)性帕金森綜合征

8、多是由藥物、感染、中毒、腦卒中、外傷等明確病因所致。用于治療精神疾病的神經(jīng)安定劑（吩噻嗪類和丁酰苯類）是最常見的致病藥物。遺傳性帕金森綜合征可見于肝豆?fàn)詈俗冃?、Fahr病、多巴反應(yīng)性肌張力障礙（DRD）等。,帕金森綜合征最常見的病因是原發(fā)性帕金森病，該病因黑質(zhì)紋狀體變性、腦內(nèi)多巴胺含量顯著減少所致，對左旋多巴治療有效，約占帕金森綜合征的80%。,二、Tau蛋白與阿爾茲海默癥,Tau蛋白介紹阿爾茨海默?。ˋD）的TAU 變化tau蛋白

9、病理性-----外泌體作用項目、專利、文獻(xiàn)：分析循環(huán)外泌體中的蛋白，開發(fā)阿爾茨海默癥血液測試;Tau/P-Tau蛋白實驗技術(shù)路線,1、Tau蛋白介紹,促進(jìn)微管裝配和穩(wěn)定,可能參與神經(jīng)細(xì)胞極性的建立和維護(hù)。糖基結(jié)合軸索的微管,而N-端結(jié)合神經(jīng)質(zhì)膜組件,這表明Tau蛋白作為一個鏈接器之間的蛋白質(zhì)。軸突的極性是預(yù)定的Tau / MAPT定位(神經(jīng)細(xì)胞)的域定義的細(xì)胞中心體。短亞型允許可塑性的細(xì)胞骨架，而更長的亞型可能優(yōu)先在穩(wěn)定中發(fā)揮

10、作用,Microtubule-associated protein tau（微管相關(guān)蛋白MAPs） 神經(jīng)原纖維纏結(jié)蛋白；螺旋形細(xì)絲蛋白（PHF-Tau）,Tau蛋白磷酸化,tau 蛋白是一種微管相關(guān)蛋白 (microtubule associated proteins, MAPs)， 主要存在于軸突內(nèi) ，由位于 17 號染色體長臂(17q)的 tau 蛋白基因編碼， 長度在 100 kb 以上， 有 16 個外顯子， 其中 11 個編

11、碼 tau蛋白。,現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn) 21 個異常過度磷酸化位點， 主要位于 N-末端(Ser198~Thr217)和 C-末端(Ser396~Ser422)至微管結(jié)合重復(fù)區(qū)。目前研究較多的有 6 個磷酸化位點， 分別為 Thr181、 Ser199/202、 Ser202/Thr205、 Thr231、 Ser262/356 和 Ser396/404。,tau蛋白分子包括 6 種含有 3~4 個微管結(jié)合重復(fù)區(qū)的變異體， 分別由 352、 38

12、1、 383、 410、 412 和 441 個氨基酸殘基組成， 分子量為 48~67 kDa， 是同一基因不同 mRNA剪接的產(chǎn)物，主要區(qū)別在于 C-末端有 3 或 4 個微管結(jié)合區(qū)及 N-末端的插入序列數(shù)目(0~2 個)。,AD患者腦中可出現(xiàn) 3 種 tau 蛋白 ： 易溶型非磷酸化 tau 蛋白(C-Tau)、 易溶型磷酸化 tau 蛋白 (P-Tau)和雙股螺旋絲(pairedhelical filaments, PHFs)聚合

13、 tau 蛋白 (PHF-Tau)， 它們可能代表神經(jīng)原纖維退化過程的不同階段[3]。 研究結(jié)果證實， 海馬、 內(nèi)嗅區(qū)回路的軸突內(nèi) PHF-Tau的數(shù)量決定了癡呆的臨床表現(xiàn)和程度，同時也是AD中發(fā)生認(rèn)知和記憶功能障礙的重要原因。,2、阿爾茨海默病的磷酸化,在阿爾茨海默病大腦中的神經(jīng)元細(xì)胞骨架逐步瓦解,取而代之的是纏結(jié)的配對螺旋細(xì)絲(PHF)和直絲,主要由過度磷酸化形式的TAU (PHF-TAU或AD P-TAU)。,O-GlcNAcyl

14、ation大大減少在阿爾茨海默病大腦大腦皮層增加TAU / MAPT磷酸化,tau 蛋白參與下的淀粉樣蛋白級聯(lián)假說,Tau 蛋白與微管蛋白結(jié)合促進(jìn)其聚合形成微管，其高度可溶，主要存在軸突中與微管結(jié)合。在與 tau 蛋白相關(guān)的疾病中，其主要病理改變?yōu)?tau 蛋白磷酸化而致使不能與微管結(jié)合，從而造成軸突轉(zhuǎn)運障礙。AD 的主要病理特點之一也是腦內(nèi)神經(jīng)元磷酸化 tau 蛋白高度聚集。針對 tau 蛋白的研究顯示其可能為 AD 治療的另一關(guān)鍵點

15、。tau 蛋白的磷酸化又涉及到一系列激酶如CDK5、 鈣調(diào)蛋白酶、 GSK3β等的激活， 設(shè)計針對這些激酶的藥物是治療 AD的途徑之一。,磷酸化 tau 蛋白與阿爾茨海默病病理過程,從 Aβ到 tau 蛋白，阿爾茨海默病的治療方式在探索中前進(jìn)，針對 tau 蛋白的免疫治療前景廣闊。 大量免疫學(xué)研究顯示在動物試驗中降低磷酸化 tau 是可行的，且可以改善認(rèn)知功能。一些 tau 蛋白相關(guān)疫苗也正處于前期臨床階段，很快也將進(jìn)入臨床試驗

16、。,病理性tau蛋白的積累是阿爾茨海默病的一個重要特點。 在疾病的早期Tau蛋白從內(nèi)嗅皮質(zhì)向海馬區(qū)域傳播。大腦中的吞噬細(xì)胞小膠質(zhì)細(xì)胞與tau蛋白的病理相關(guān)，但他們在tau蛋白聚集中的作用仍是未知的。,Asai, H., et al. (2015). Nat Neurosci 18(11): 1584-1593.  IF=16Budnik, V., et al. (2016). Nat Rev Neurosci 17(3):

17、160-172.  IF=31,3、tau蛋白病理性-----外泌體作用,來自波士頓大學(xué)的研究者們開發(fā)了一種腺相關(guān)病毒為基礎(chǔ)的模型，tau蛋白可在4周內(nèi)從內(nèi)嗅皮層快速聚集至齒狀回。研究發(fā)現(xiàn)，去除小膠質(zhì)細(xì)胞可顯著抑制tau的聚集，并且在該小鼠模型齒狀回中降低興奮性。 此外，研究證明，小膠質(zhì)細(xì)胞通過分泌外泌體的方式傳播tau蛋白，并且在體外和體內(nèi)抑制外泌體合成可顯著降低tau蛋白聚集。,這些數(shù)據(jù)表明，小膠質(zhì)細(xì)胞和外泌體

18、促進(jìn)了tau蛋白病的發(fā)展，該外泌體分泌途徑可能是一個潛在的治療靶標(biāo)。,研究項目：分析循環(huán)外泌體中的蛋白，開發(fā)阿爾茨海默癥血液測試研究者：加州大學(xué)醫(yī)學(xué)和免疫學(xué)教授Edward Goetzl,阿爾茨海默癥（AD）是一種進(jìn)程性的神經(jīng)退行性疾病，俗稱為老年癡呆癥。目前醫(yī)生們主要通過臨床癥狀、大腦成像和腦脊液提取來診斷阿爾茨海默癥。雖然這些診斷往往是正確的，但只有尸檢才能證實疾病標(biāo)志的存在：大腦中的β淀粉樣蛋白斑塊和tau錯誤折疊形成的神經(jīng)纖維

19、纏結(jié)。源自神經(jīng)元的外泌體含有細(xì)胞特異性的蛋白質(zhì)和RNA。如果可以通過循環(huán)外泌體追蹤異常的β淀粉樣蛋白和tau蛋白，那么定期血檢就可以用來監(jiān)控阿爾茨海默癥患者的疾病進(jìn)程。,Goetzl及其同事收集了阿爾茨海默癥患者確診前后的血樣。他們先用System Biosciences公司的ExoQuick分離血樣中的所有外泌體，再用結(jié)合神經(jīng)元表面蛋白的抗體富集神經(jīng)元外泌體，檢測這些外泌體所含的蛋白質(zhì)。研究顯示，在阿爾茨海默癥患者的神經(jīng)元外泌體中，t

20、au、磷酸化tau和β淀粉樣蛋白的表達(dá)水平顯著較高。舉例來說，阿爾茨海默癥神經(jīng)元外泌體的磷酸化tau比對照多十倍。,現(xiàn)在還不清楚血液中神經(jīng)元外泌體的總量是否會隨著疾病狀態(tài)發(fā)生改變，因此我們應(yīng)該適當(dāng)處理數(shù)據(jù)，在單個外泌體水平上進(jìn)行分析。此外，蛋白質(zhì)從外泌體提取出來之后需要迅速分析，“外泌體把蛋白質(zhì)保護(hù)得很好，一旦我們將蛋白質(zhì)提取出來，它們就很容易降解，”Goetzl指出。,2013年Goetzl與人合作建立了NanoSomiX公司，以開發(fā)

21、阿爾茨海默癥血液測試。他說：“我們希望能夠提前10-15年鑒定到疾病風(fēng)險，讓高風(fēng)險人群使用預(yù)防性藥物，”,時間：2016年4月14日,,診斷率AD：96.4% 診斷率FTD：87.5%,結(jié)論: 神經(jīng)組織分泌于血液的外泌體中，P-S396-tau、P-T181-tau和Aβ–42水平，在臨床發(fā)病前10年的診斷阿爾茨海默癥（AD）,研究背景,Exosomal Tau,CTE的許多臨床特征在普通人群中很常見，在沒有歷史的情

22、況下頭部撞擊暴露，使臨床診斷困難。正如現(xiàn)在常見的其他神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默病，需要通過客觀生物標(biāo)志物來診斷生命中的CTE。,慢性創(chuàng)傷性腦部病變是慢性創(chuàng)傷性腦病(CTE)是一個tauopathy與之前暴露于重復(fù)的影響,如發(fā)生碰撞通過美式足球和其他運動。診斷是通過神經(jīng)病理檢查進(jìn)行的。,Journal of Alzheimer’s Disease 51 (2016) 1099–1109,研究目的：是檢查tau-positive在血漿作為

23、一個潛在的CTE生物標(biāo)志物。方法:受試者78名前國家足球聯(lián)盟(NFL)球員和16名對照。從血漿中提取EVs。熒光納米粒子跟蹤分析用于測定Evs中tau-positive蛋白含量。,結(jié)果:NFL組exosomal tau高于對照組(p < 0.0001)。Exosomal tau區(qū)分敏感性為82%,特異性為100%；陽性預(yù)測值100%,陰性預(yù)測值53%。在NFL組exosomal tau含量更高，在神經(jīng)運動測試和Tests o

24、f memory中成績較差為p = 0.0126)，精神運動速度(p = 0.0093)。結(jié)論:這些初步的研究結(jié)果表明， exosomal tau在血漿中可能是一種準(zhǔn)確、非入侵性CTE 生物標(biāo)志物。,專利,Exosome biomarker,腦脊液,4、Tau/P-Tau蛋白實驗技術(shù)路線,1、選取神經(jīng)退行性細(xì)胞株2、無外泌體血清培養(yǎng)細(xì)胞,1、提取細(xì)胞培養(yǎng)液中外泌體2、模式體系以細(xì)胞培養(yǎng)液為構(gòu)建外泌體檢測,1、檢測Tau蛋白為外泌體