Alzheimer's & Dementia：脑脊液中阿尔茨海默病的一种更好的Aβ生物标记物
淀粉样蛋白β42（Aβ42），是β-淀粉样前体蛋白（APP）经过γ-分泌酶（包括早老素（PS），NCT，APH-1以及PEN-2四个亚基）顺序剪切后产生的相对较长的小分子肽，在过去几十年中一直被认为是家族性（FAD）和散发性阿尔茨海默病（SAD）的早期和致病因素。
而脑脊液（CSF）中或者血液中Aβ42与Aβ40（顺序剪切后产生的另一种肽，分泌得最多）的比值也一直被当做预测AD或者轻度认知障碍（MCI）的有效生物标记物。然而，APP经过γ-分泌酶顺序剪切后产生的C端小分子肽并不止上述两种，还有其余的Aβ43, Aβ39, Aβ38以及Aβ37等肽类，它们在预测AD或者其他方面的作用仍需要进一步研究。
Selkoe教授团队据此进行了研究，并将其成果“Identification of the Aβ37/42 peptide ratio in CSF as an improved Aβ biomarker for Alzheimer's disease”于2022年3月发表于Alzheimer's & Dementia杂志。
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Aβ42/40比值不足以区分一些
FAD突变导致的PS1酶的改变
之前的研究发现，PS1/2上发现的几百种错义突变会导致FAD，说明PS1/2结构的变化会产生AD的病理改变。因此该实验使用敲除了内源性PS1/2的HEK293细胞做为WT细胞，然后再分别转入和过表达131种不同的PS1 FAD突变（这些突变在临床上的发病年龄（AOO）已经明确）和WT APP-C99（γ-分泌酶的直接亚基），然后检测它们的产物：Aβ43, Aβ42, Aβ40, Aβ39, Aβ38和Aβ37（图1.A）。
结果显示，表达PS1 FAD的突变的细胞相较于WT，会产生更少的相对更短的Aβ肽（Aβ40，Aβ39，Aβ38，Aβ37）和更多的更长的肽（Aβ43，Aβ42）（图1.B），且经过相关分析发现，Aβ37，Aβ38，Aβ40，Aβ42，Aβ43与AOO有着明显的相关性（图1.B）。
此外，与WT相比，虽然大部分的PS1突变细胞会出现明显的Aβ42/40比值的升高，但是仍有22种突变中没有出现上述变化（图1.C），而Aβ37/42比值的改变只在6种突变中与WT相比没有明显改变（图1.C）。
图1. Aβ37/42对FAD突变引起的PS1酶促变化更为敏感
细胞外Aβ37/42可以作为一种新的标志物来预测PS的活性且Aβ37对γ-分泌酶的药物抑制和调节更为敏感
该团队使用了来自临床DIAN队列中携带了PS1突变的受试者（G217R,H163R）和其家系中未携带者的经过诱导分化的神经元（iPSC），检测Aβ37，Aβ40，Aβ42的水平以及计算Aβ37/40，Aβ37/42，Aβ42/40的比值，发现三者都能区分WT和PS1突变携带者，但是Aβ37/42的相差程度更大（图2.A）。
之后，该团队分别用γ-分泌酶的抑制剂DAPT处理转染了APPsw突变（可以促进β-分泌酶的剪切，促进Aβ的产生）的HEK293细胞，以及用γ-分泌酶的调节剂GSM4处理APPsw-HEK293细胞和iPSC细胞，发现Aβ37比Aβ42对于γ-分泌酶的抑制剂和调节剂更加敏感（图2.A-D），说明Aβ37改变更能体现PS蛋白的功能变化。
图2. Aβ37对γ-分泌酶活性的化学调节更为敏感
Aβ37/42与SAD的神经病理相关
由于FAD在中AD中的占比非常小，为了探索Aβ37/42在SAD中的作用，该团队使用了来自ROSMAP临床队列的59个受试者的脑组织（分为低病理变化伴无认知损害（LP-NCI），高病理变化伴无认知损害（HP-NCI）以及AD），用不同的溶剂（TBS, Triton以及GnCl）溶解它们，再检测它们的Aβ37，Aβ40，Aβ42的水平以及计算Aβ37/40，Aβ37/42，Aβ42/40的比值。
结果发现,相较于经典的Aβ42/40，Aβ37/40比值更好地与SAD相关，且能够更好地区分LP-NCI与HP-NCI以及AD（图3），尤其是在TBS和Triton中。
图3. 脑Aβ37/42与AD相关的脑病变密切相关
CSF中的Aβ37/42比值
可以作为AD的生物标记物
随后，该团队使用了Mayo临床AD中心的79例受试者的脑脊液（分为AD，MCI以及认知正常（CN）），检测Aβ43, Aβ42, Aβ40, Aβ39, Aβ38和Aβ37的表达水平以及计算Aβ42/40，Aβ37/40，Aβ37/42，Aβ37/43，Aβ38/42，Aβ38/43的比值。
结果显示，上述6种Aβ肽都在AD和MCI当中降低（图4.A），此外，经过ROC分析，相较Aβ42/40， Aβ37/42比值能够更好地预测AD（图5.A），且Aβ37/42与认知评分（MMSE）的相关性更大（图5.B）。
图4. CSF中的Aβ37/42可以区分AD和NC以及MCI
图5. CSF中的Aβ37/42可以区分AD和NC并且与认知评分相关
总 结
Aβ37的改变可以更好地体现γ-分泌酶的功能改变，CSF中Aβ37/42的比值相较于经典的Aβ42/40，可以更好地预测AD。
参考文献
Liu, et al. Identification of the Aβ37/42 peptide ratio in CSF as an improved Aβ biomarker for Alzheimer's disease. Alzheimer’s Dement. 2022;1–18. DOI: 10.1002/alz.12646.
编译作者：KK（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）