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、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85%～94%，特異性為83%～100%。這些標記物可用于支持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)科各學科等多學科治療。應細致、定期地觀察病人，對有明顯幻覺、妄想等危險行為者，應及時住院治療，對生活不能自理的晚期病人應建議注相關(guān)醫(yī)院，同時應向其家屬普及安全和護理知識。應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：乙酰膽堿為促進學習記憶的神經(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、腦細胞代謝激活劑3、腦血循環(huán)促進劑4、鈣離子拮抗劑 

7、;：在含有神經(jīng)元纖維纏結(jié)的腦細胞核來源于AD病人的成纖維細胞，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不佳，包括多系統(tǒng)萎縮（MSA）、進行性核上麻痹（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狀核變性、Fahr病、多巴反應性肌張力障礙（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病（AD）的TAU 變化tau蛋白

9、病理性-----外泌體作用項目、專利、文獻：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,促進微管裝配和穩(wěn)定,可能參與神經(jīng)細胞極性的建立和維護。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)。軸突的極性是預定的Tau / MAPT定位(神經(jīng)細胞)的域定義的細胞中心體。短亞型允許可塑性的細胞骨架，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)元細胞骨架逐步瓦解,取而代之的是纏結(jié)的配對螺旋細絲(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，針對 tau 蛋白的免疫治療前景廣闊。 大量免疫學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。大腦中的吞噬細胞小膠質(zhì)細胞與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,來自波士頓大學的研究者們開發(fā)了一種腺相關(guān)病毒為基礎的模型，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)細胞和外泌體

18、促進了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。,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：加州大學醫(yī)學和免疫學教授Edward Goetzl,阿爾茨海默癥（AD）是一種進程性的神經(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，因此我們應該適當處理數(shù)據(jù)，在單個外泌體水平上進行分析。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年鑒定到疾病風險，讓高風險人群使用預防性藥物，”,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%；陽性預測值100%,陰性預測值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確、非入侵性CTE 生物標志物。,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)退行性細胞株2、無外泌體血清培養(yǎng)細胞,1、提取細胞培養(yǎng)液中外泌體2、模式體系以細胞培養(yǎng)液為構(gòu)建外泌體檢測,1、檢測Tau蛋白為外泌體