淀粉样蛋白Aβ的形成与聚集及在阿尔茨海默病(AD)的诊断中作用_abio生物试剂品牌网

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背景
阿尔茨海默病(AD)是一种进行性神经退行性疾病,其严重程度通常从轻度认知障碍逐渐发展到重度痴呆,严重影响患者的日常生活能力和认知功能。全球AD患者人数已达到5500万,预计到2050年将增长至1.39亿。在中国,2021年现存的AD及其他痴呆患者人数已接近1700万。AD生物标志物Aβ靶向药Aducanumab和Lecanemab的FDA获批标志着Aβ靶向治疗进入新阶段,目前仍有多款其他Aβ靶向药进入临床试验。这些药物通过清除脑内Aβ斑块延缓认知衰退,结合生物标志物实现早期精准诊断。

2024年12月31日,国家卫生健康委等15个部门联合印发《应对老年期痴呆国家行动计划(2024—2030年)》,各部门联合开展老年痴呆筛查与早期干预,AD检测持续火热。


Aβ即淀粉样蛋白沉积(amyloid-β),是淀粉样前体蛋白(APP)经过β-分泌酶(BACE1)和γ-分泌酶的连续切割而生成的4kDa片段。Aβ的异常积累是AD的核心病理特征之一,Aβ的沉积不仅引发神经原纤维缠结、氧化应激、小胶质细胞激活、突触功能障碍和神经元丢失等一系列病理变化,而且这些变化在时间和空间上与AD的认知和功能衰退密切相关.


图1 Aβ的传统神经病理分期。

Aβ的形成与聚集
Aβ(β-淀粉样蛋白)的形成过程主要涉及淀粉样前体蛋白(APP)的两种酶切途径:

1. 非淀粉样途径(神经保护性)
APP被α-分泌酶(属于ADAM家族)切割,切割位点位于Aβ序列内部(如Aβ16-17之间),阻止Aβ生成。此过程产生可溶性胞外片段sAPPα和膜结合的C83片段,后者进一步被γ-分泌酶切割为P3肽和APP胞内结构域(AICD)。

2. 淀粉样途径(病理性)
APP首先被β-分泌酶(BACE1)切割,产生可溶性sAPPβ和膜结合的C99片段。随后,γ-分泌酶复合体(含Presenilin 1/2、Nicastrin、PEN2、APH-1)切割C99的跨膜区(通常在Aβ40或Aβ42的C端),释放Aβ40或Aβ42到细胞。Aβ42因C端多两个疏水氨基酸(Ile41、Ala42),更易聚集形成神经毒性寡聚体和斑块。Aβ40虽含量更高,但聚集倾向较低,通常作为次要病理形式。


图2 Aβ的形成路径

Aβ(β-淀粉样蛋白)的聚集形式包括单体、二聚体、寡聚体、原纤维、纤维和淀粉样斑块,这些形式通过动态平衡相互转化,其特性由聚集尺寸、构象状态及溶解度决定,其中纤维和淀粉样斑块为不溶性结构。单体Aβ(如Aβ1-40和Aβ1-42)是聚集的起始单位,可进一步形成可溶性的低聚体(如二聚体、三聚体及多聚体),这些寡聚体具有神经毒性并参与突触损伤。随着聚集进程,可溶性寡聚体逐渐转化为原纤维,最终形成不可溶的纤维和细胞外淀粉样斑块,这一过程受脂质相分离等分子机制调控。不同Aβ亚型(如N端截断变异体)及病理条件(如pH、金属离子浓度)会显著影响其聚集路径和毒性效应。


图3 Aβ的聚集

AD生物标志物
贾建平教授团队通过对中国人群长达20年的纵向队列研究,发现Aβ异常最早出现,诊断前18年即出现脑脊液Aβ变化,随后Aβ42/40比值在诊断前14年显著改变。磷酸化tau(p-tau181)和NFL随后升高。

Vasilios C. Constantinides研究中指出CSF中Aβ42/Aβ40比值在区分AD病理与非AD病理方面表现出更高的诊断准确性。Aβ42/Aβ40比值的AUC(曲线下面积)为0.939,而单一的Aβ42的AUC为0.831。这表明Aβ42/Aβ40比值在区分AD病理方面具有更高的敏感性和特异性(p < 0.001)。通过BIOMARKAPD/ABSI标准重新分类患者后,Aβ42/Aβ40比值在区分AD与非AD病理方面仍然表现出较高的准确性。

Shogyoku Bun研究中使用了全自动高灵敏度化学发光酶联免疫分析(HISCL)平台测量血浆中的Aβ42/Aβ40比值,血Aβ42/Aβ40比值在识别淀粉样蛋白PET阳性状态方面表现出色,AUC值为0.949,显示出血浆中的Aβ42/Aβ40极高的诊断准确性。血浆Aβ42/Aβ40比值在检测早期淀粉样蛋白积累方面具有潜力,特别是在“灰色区域”(即初步淀粉样病变阶段)中,显示出较高的敏感性和特异性。在与其他潜在的血浆生物标志物(如p-tau181、GFAP和NfL)的比较中,Aβ42/Aβ40比值显示出较高的诊断性能,特别是在整个患者群体和健康对照组中。


图4 不同AD生物标志物变化的时间轨迹

Aβ(β-淀粉样蛋白)在阿尔茨海默病(AD)的诊断中至关重要。Aβ42/Aβ40比值作为核心生物标志物,能早期、准确地区分AD患者与健康人群,其高敏感性和特异性为早期诊断提供了有力支持。未来,随着检测技术的进步和标准化,Aβ检测有望在普通人群中大规模应用,实现AD的早期筛查和干预,从而改善患者预后。

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产品信息



参考文献
[1] https://doi.org/10.1038/s41380-021-01249-0
[2] doi: 10.1056/NEJMoa2310168.
[3] https://doi.org/10.3390/diagnostics13040783
[4] https://doi.org/10.1186/s13195-023-01296-5

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