阿尔茨海默病诊断的生物标志物:对视网膜炎症的观察

阿尔茨海默病是最常见的神经退行性疾病之一。由于人口老龄化,世界范围内阿尔茨海默病病例不断增加。这种疾病的典型症状包括记忆丧失、认知缺陷、性格和行为改变。在细胞水平上,阿尔茨海默病的特征是蛋白质聚集形成淀粉样斑块和Tau缠结。这些变化之后是神经元损伤和死亡,似乎首先发生在皮层和海马体,然后是整个大脑。有趣的是,人们认为蛋白质聚集发生在临床前阶段,在经典阿尔茨海默病症状开始出现的几年之前,因此,早期诊断可能是有效治疗的关键点。

阿尔茨海默病诊断的生物标志物

图1所示。人类AD视网膜显示增强的蛋白质聚集。(A)人视网膜切片β-淀粉样蛋白免疫染色(绿色)和细胞核Hochst染色(蓝色)。(B)高倍镜下的AD视网膜。(C)人视网膜切片免疫染色p-Tau(绿色)细胞核Hochst(蓝色)和TUJ1(红色)。(C)人视网膜切片的cleaved Caspase3(绿色)、细胞核Hochst(蓝色)和TUJ1(红色)免疫染色。(D)定量caspase3阳性RGC神经元百分比/视野。IL(内层),OL(外层)。酒吧20µm。

目前,没有可用于非侵入性早期阿尔茨海默病诊断的生物标志物,因此寻找它们是至关重要的。最近的证据表明,在疾病期间,大脑并不是蛋白质聚集的独特结构;事实上,最近的几项研究表明,视网膜也受到这些过程的影响。我们工作的主要目标是寻找蛋白质和细胞标记物,这些标记物可以被认为是早期和选择性阿尔茨海默病诊断的生物标记物。为此,我们对对照和阿尔茨海默病患者的视网膜进行了免疫荧光分析。作为开始,已经检查了β -淀粉样蛋白和Tau沉积的存在。与对照组相比,我们在阿尔茨海默病切片中检测到更高水平的这两种蛋白质。

在阿尔茨海默病期间,大脑中聚集物的形成伴随着神经元变性,这反过来又会引发导致炎症过程的级联事件。我们想知道这些细胞事件是否也发生在视网膜上。为了解决这一点,对细胞死亡标记物cleaved Caspase-3和胶质原纤维蛋白GFAP(星形胶质细胞的标记物)进行了免疫染色。如图1所示,与对照组相比,阿尔茨海默病患者中这两种蛋白的免疫染色增加,证实了阿尔茨海默病患者的神经元变性和炎症都是影响视网膜的事件。在炎症反应过程中,有几种不同的蛋白质参与星形胶质细胞、神经元和小胶质细胞之间的相互作用。

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图2所示。炎症蛋白在AD视网膜中上调。(A)人视网膜切片免疫染色il - 1-β(绿色),Hochst染色细胞核(蓝色)和Iba1(红色)。(B) il - 1-β和Iba1阳性细胞的定量/视野(C)人视网膜切片免疫染色C3(绿色)细胞核Hochst(蓝色)和GFAP(红色)。(D) C3和GFAP阳性神经元定量。IL(内层),OL(外层)。酒吧20µm

在我们的实验中,我们报道了阿尔茨海默病切片中一些这些蛋白质如IL-1β、TREM2、补体成分C3和骨桥蛋白(OPN)的上调。所有这些结果表明,星形细胞和小胶质细胞激活存在于阿尔茨海默病视网膜。我们的观察结果进一步支持了视网膜蛋白聚集体可能在未来用于早期阿尔茨海默病检测的可能性。为了在年轻的阿尔茨海默病患者中复制这些发现,需要进一步的研究。视网膜是一种非常容易检查的解剖结构,因此通过开发生物标志物配体和超分辨率显微镜,可以通过视网膜扫描进行非侵入性诊断。

Rocco Pizzarelli, Maria Rosito, Alfonso Grimaldi, Natalia ticoni, Maria Giubettini, Francesca Oieni, Silvia Di Angelantonio
意大利理工学院生命纳米科学中心,罗马,意大利
北京大学生理与药理学系,
意大利罗马萨皮恩扎大学
Crestoptics S.p.A,意大利罗马

出版

阿尔茨海默病患者视网膜中的神经炎症过程、A1星形细胞激活和蛋白质聚集,可能是早期诊断的生物标志物。
Grimaldi A, ticoni N, Oieni F, Pizzarelli R, Rosito M, Giubettini M, Santini T, Limatola C, Ruocco G, Ragozzino D, Di Angelantonio S
《前沿神经科学》2019年9月4日

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