神經(jīng)退行性病變中關(guān)鍵病理蛋白的核仁聚集：尸檢腦組織中的新型病理機(jī)制與神經(jīng)保護(hù)作用

《Acta Neuropathologica》：Nucleolar aggregation of key neuropathological proteins in the postmortem neurodegenerative brain

【字體： 大 中 小 】 時(shí)間：2025年12月05日 來源：Acta Neuropathologica 9.3

　　

在探索神經(jīng)退行性疾病奧秘的過程中，科學(xué)家們逐漸將目光投向細(xì)胞核內(nèi)一個(gè)神秘的結(jié)構(gòu)——核仁。傳統(tǒng)認(rèn)知中，核仁主要負(fù)責(zé)核糖體RNA的合成與加工，但近年研究發(fā)現(xiàn)，它可能扮演著更為復(fù)雜的角色，尤其是在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)和蛋白質(zhì)質(zhì)量控制方面。然而，這種功能在衰老和疾病狀態(tài)下如何變化，特別是在阿爾茨海默病、帕金森病、額顳葉癡呆等重大腦部疾病中，始終是未解之謎。更引人深思的是，此前關(guān)于病理蛋白在核仁內(nèi)聚集的現(xiàn)象，僅停留在細(xì)胞模型和體外實(shí)驗(yàn)的層面，缺乏在真實(shí)人腦組織中的直接證據(jù)。這種知識空白限制了我們對神經(jīng)退行性疾病分子機(jī)制的全景理解。

為了填補(bǔ)這一關(guān)鍵空白，由Guinevere F. Lourenco和Glenda M. Halliday領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)系統(tǒng)性研究，成果發(fā)表在《Acta Neuropathologica》上。研究人員收集了包括阿爾茨海默病（AD）、路易體�。↙BD）、額顳葉變性（FTLD）等多種神經(jīng)退行性疾病患者以及正常老齡對照的尸檢腦組織樣本，構(gòu)建了一個(gè)具有廣泛代表性的隊(duì)列。他們首先通過經(jīng)典的剛果紅染色結(jié)合偏振光顯微鏡技術(shù)，確認(rèn)了神經(jīng)元核仁內(nèi)確實(shí)存在具有淀粉樣特性的聚集體。進(jìn)而，利用針對Aβ、磷酸化tau（p-Tau）、α-synuclein、磷酸化TDP-43（pTDP-43）、FUS等多種關(guān)鍵神經(jīng)病理蛋白的特異性抗體進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色，精細(xì)地揭示了這些蛋白在核仁內(nèi)的分布與形態(tài)。研究還采用了免疫熒光技術(shù)，定量分析了核仁aggresome存在與否對核內(nèi)DNA（DAPI染色）和核糖體RNA（rRNA免疫熒光）水平的影響，以探究其功能后果。

核仁空腔在尸檢人腦神經(jīng)元核仁中被發(fā)現(xiàn)

研究人員在觀察人腦組織切片時(shí)，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元核仁內(nèi)存在明顯的球形空白區(qū)域，即核仁空腔。這些空腔不被標(biāo)記核仁亞區(qū)（如纖維中心、致密纖維組分、顆粒組分）的經(jīng)典抗體顯著著色，也不被 hematoxylin（蘇木精）染色，表明它們是獨(dú)立于經(jīng)典核仁結(jié)構(gòu)的特殊區(qū)域。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，這種核仁空腔廣泛存在于正常老齡對照和所有被檢測的神經(jīng)退行性疾病患者的神經(jīng)元中。

核仁空腔內(nèi)含有淀粉樣聚集體并可進(jìn)展為大的aggresome

通過剛果紅染色，研究證實(shí)了這些核仁空腔內(nèi)確實(shí)含有淀粉樣物質(zhì)。他們觀察到三種類型的核仁淀粉樣聚集體：分散在核仁內(nèi)的多個(gè)小焦點(diǎn)、位于核仁中央的單個(gè)大aggresome，以及兩者并存的形式。研究人員推測，這三種類型可能代表了蛋白質(zhì)從液態(tài)的、可逆的焦點(diǎn)向固態(tài)的、不可移動的aggresome逐步發(fā)展的連續(xù)過程，這一推測得到了觀察到的小空腔融合現(xiàn)象的佐證。這些聚集體對蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶具有抗性，證實(shí)了其穩(wěn)定、不溶的淀粉樣特性。

核仁淀粉樣聚集體普遍存在但只有aggresome與臨床疾病相關(guān)

定量分析顯示，雖然核仁聚集體在所有組別（包括老齡對照）的神經(jīng)元中都存在，但其頻率和類型在不同疾病狀態(tài)下存在差異。多個(gè)小焦點(diǎn)是最常見的類型，而中央大aggresome則較少見，但在無癥狀的、僅有年齡相關(guān)病理改變的老齡對照和LATE（邊緣系統(tǒng)為主年齡相關(guān)TDP-43腦病）組中頻率相對較高。重要的是，中央大aggresome的頻率與臨床疾病病程呈顯著負(fù)相關(guān)，提示含有此類聚集體的神經(jīng)元在疾病進(jìn)展中更易退化。

Aβ聚集體僅出現(xiàn)在少部分核仁aggresome中且不先于Aβ斑塊沉積出現(xiàn)

研究發(fā)現(xiàn)，Aβ可以被隔離到核仁內(nèi)的三種聚集體類型中。然而，核仁Aβ aggresome僅在一部分LATE、AD±LATE、LBD和FTLD-FUS病例中被發(fā)現(xiàn)。更重要的是，Aβ斑塊陽性病例中才觀察到多種Aβ聚集體類型，而斑塊陰性組僅有一例攜帶Aβ aggresome。這表明在顳葉皮層，核仁Aβ聚集并不先于細(xì)胞外斑塊沉積發(fā)生，因此不支持核仁Aβ聚集是Aβ斑塊形成“種子”的假說。

磷酸化tau的核仁聚集與所有臨床神經(jīng)退行性疾病相關(guān)且與神經(jīng)病理負(fù)荷增加相關(guān)

磷酸化tau（p-Tau）同樣被發(fā)現(xiàn)在核仁內(nèi)形成三種類型的聚集體。值得注意的是，老齡對照和無癥狀LATE病例中未發(fā)現(xiàn)任何類型的核仁p-Tau聚集體，而所有神經(jīng)退行性疾病組均存在p-Tau aggresome。p-Tau aggresome的存在與Aβ斑塊負(fù)荷（A評分）呈正相關(guān)。此外，在沒有神經(jīng)原纖維纏結(jié)（B評分=B0）的病例中也發(fā)現(xiàn)了核仁p-Tau聚集體，提示這些結(jié)構(gòu)可能先于tau病理出現(xiàn)，并可能“播種”tau病理。

神經(jīng)元核仁α-synuclein aggresome似乎具有保護(hù)作用并在tau病理存在時(shí)消散

α-synuclein也被發(fā)現(xiàn)存在于核仁聚集體中。一個(gè)顯著的現(xiàn)象是，很大比例的老齡對照（60%）擁有中央大α-synuclein aggresome，而無癥狀LATE則沒有。在疾病組中，LBD和AD±LATE也發(fā)現(xiàn)了α-synuclein聚集體。核仁α-synuclein聚集的進(jìn)展階段與神經(jīng)原纖維纏結(jié)分期（B評分）呈負(fù)相關(guān)，表明隨著tau病理的進(jìn)展，神經(jīng)元會減少其α-synuclein aggresome。這提示α-synuclein aggresome的組裝可能具有保護(hù)性，并在tau病理出現(xiàn)時(shí)消散。

核仁pTDP-43 aggresome是LATE病理的一個(gè)特征

磷酸化TDP-43（pTDP-43）的核仁聚集在之前未有報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn)，pTDP-43主要形成多個(gè)小焦點(diǎn)或中央大aggresome。中央大pTDP-43 aggresome特異性地出現(xiàn)在LATE TDP組（即LATE和AD±LATE病例），而在FTLD-TDP病例中則沒有。此外，pTDP-43聚集的進(jìn)展階段與Aβ斑塊負(fù)荷（A評分）和神經(jīng)原纖維纏結(jié)擴(kuò)散（B評分）呈正相關(guān)。這表明核仁pTDP-43聚集并不“播種”TDP-43病理，但在Aβ和tau病理并存的情況下，與LATE病理密切相關(guān)。

FUS僅很少被隔離到核仁聚集體中

與上述蛋白不同，F(xiàn)US（以及同屬FET蛋白家族的EWS和TAF15）在顳葉皮層任何病例組中均未觀察到明顯的核仁隔離。僅在少數(shù)FTLD-FUS病例的額葉和前扣帶回皮層切片中發(fā)現(xiàn)了FUS聚集體，表明其核仁聚集相對罕見。

其他神經(jīng)退行相關(guān)聚集傾向蛋白未見核仁隔離

對朊病毒蛋白（PrP^c）、由C9orf72基因六核苷酸重復(fù)擴(kuò)增產(chǎn)生的多聚甘氨酸-丙氨酸（poly(GA)）二肽重復(fù)蛋白（DPR）以及亨廷頓病相關(guān)的多聚谷氨酰胺（polyQ）束的檢測中，均未發(fā)現(xiàn)這些蛋白在核仁內(nèi)形成聚集體的證據(jù)。值得注意的是，在小腦浦肯野細(xì)胞中，攜帶核內(nèi)poly(GA)包涵體的細(xì)胞其核仁均顯示有空腔，但空腔內(nèi)并未檢測到poly(GA)或其他被測蛋白。

核仁p-Tau aggresome影響DNA水平但不影響rRNA水平

為了探究核仁aggresome的功能影響，研究人員比較了含有僅對α-synuclein呈陽性的aggresome的老齡對照神經(jīng)元與含有僅對p-Tau呈陽性的aggresome的AD神經(jīng)元。結(jié)果顯示，無論是否存在aggresome，兩組神經(jīng)元間的rRNA水平均無顯著差異。然而，在AD中，不含aggresome的神經(jīng)元DNA水平升高（與預(yù)期一致），而含有p-Tau aggresome的神經(jīng)元DNA水平則顯著降低，表明p-Tau aggresome可能緩解了AD中常見的基因組不穩(wěn)定性。相比之下，含有α-synuclein aggresome的對照神經(jīng)元DNA水平無變化，提示其可能影響不同的核功能。

研究結(jié)論與意義

本研究首次在尸檢人腦組織中證實(shí)了核仁內(nèi)存在由關(guān)鍵神經(jīng)病理蛋白構(gòu)成的淀粉樣聚集體，并描繪了其從動態(tài)焦點(diǎn)到固態(tài)aggresome的演變譜系。研究確立了核仁隔離淀粉樣蛋白是大腦中常見的分子機(jī)制，為理解腦老化與神經(jīng)退行性疾病提供了新視角。

研究發(fā)現(xiàn)，含有大型核仁aggresome的神經(jīng)元選擇性退化，且這些aggresome可包含α-synuclein、p-Tau或pTDP-43，較少包含Aβ或FUS，而不包含朊病毒或重復(fù)擴(kuò)展蛋白。除p-Tau外，蛋白質(zhì)在核仁aggresome中的存在與其診斷性細(xì)胞病理包涵體之間無相關(guān)性，反駁了核仁蛋白聚集體是其細(xì)胞病理“種子”的觀點(diǎn)。

α-synuclein和p-Tau的核仁aggresome似乎存在于一個(gè)連續(xù)過程中：α-synuclein aggresome多見于對照者神經(jīng)元，提示其可能具有神經(jīng)保護(hù)作用，并隨著tau神經(jīng)病理的增加而減少；而p-Tau aggresome則出現(xiàn)在所有神經(jīng)退行性疾病組中，其形成程度與神經(jīng)退行性病理負(fù)荷增加相關(guān)。對AD神經(jīng)元的研究表明，p-Tau aggresome對基因組不穩(wěn)定性具有保護(hù)作用。

核仁pTDP-43 aggresome是LATE或AD病例的特征，而在所有類型的FTLD病例中均缺失。LATE相對于FTLD較晚的發(fā)病年齡以及已知的TDP-43隨年齡的細(xì)胞變化，可能導(dǎo)致核仁pTDP-43聚集，這可能是對年齡相關(guān)核內(nèi)TDP-43減少的一種代償，并可能促進(jìn)LATE病理的發(fā)生。

總之，這項(xiàng)研究提供了令人信服的證據(jù)，表明大多數(shù)人類神經(jīng)元含有包含淀粉樣蛋白的核仁空腔，這些淀粉樣結(jié)構(gòu)并非總是有害的，在某些情況下很可能具有功能。這些結(jié)構(gòu)的角色及其與核仁功能和功能障礙的關(guān)系需要進(jìn)一步研究。該發(fā)現(xiàn)不僅深化了對核仁在神經(jīng)細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中作用的理解，也為開發(fā)針對神經(jīng)退行性疾病早期分子事件的新型干預(yù)策略提供了潛在靶點(diǎn)。