《科学·进展》:女性更容易患阿尔茨海默病,原来与雌激素耗尽有关!

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阿尔茨海默病(AD)是一种慢性神经退行性疾病 , 起病隐匿 , 进行性发展 , 严重影响了老年人的身心健康和生活质量 , 给社会带来沉重的医疗和经济负担[1] 。 国际AD协会的数据显示 , 截至2021年 , 全世界的AD患者人数达到了5500万人 , 到2050年 , 随着各国老龄化的进展 , 这一数字将增加约1倍 , 超过1.3亿人[2] 。
其实不止在我国 , 流行病学统计显示全球范围内AD女性数量明显高于男性 , 人数比例为3:1 , 而且AD年轻化的趋势在女性患者中也更为多见[4] , 然而关于女性更容易患AD的原因一直以来众说纷纭 。
近日 , 美国麻省理工学院SteveR.Tannenbaum和美国Scripps研究所StuartA.Lipton等人在国际顶级期刊ScienceAdvances在线发表了最新研究成果 。
在这项研究中 , 他们发现在绝经后女性中 , 雌激素的耗尽导致大脑中一氧化氮(NO)过度升高 , 从而产生s-亚硝基化补体因子C3(SNO-C3) , SNO-C3触发激活大脑中的先天免疫细胞小胶质细胞吞噬神经突触 , 最终导致女性患者的认知能力下降[5] 。
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蛋白质巯基亚硝基化(S-nitrosylation , SNO)是一种典型的氧化还原依赖的蛋白质翻译后修饰 , SNO可以影响蛋白质的活性、定位、构象或与其他蛋白质的相互作用 , 异常的蛋白SNO可能在各种神经退行性疾病的发病机制中发挥关键作用 。
因此SteveR.Tannenbaum等人首先利用改进的SNOTRAP技术 , 对年龄相符的男性和女性AD患者及对照健康被试的大脑皮质额叶皮层闪冻样本(n=40)进行了半定量蛋白质组学分析 , 以确定可能有助于AD发病机制的关键SNO蛋白 。
实验结果表明 , AD组和非AD组之间SNO蛋白或SNO位点的数量均没有显著差异 。 平均而言 , 每个AD大脑中有464个SNO蛋白和729个SNO位点 , 每个非AD大脑中有447个SNO蛋白和708个SNO位点 。
然而 , 除了SNO蛋白数量以及SNO位点之外 , SNO蛋白的表达水平的变化也有可能导致疾病的发生 。
因此 , 研究人员进一步进行了label-free定量分析 , 结果发现相比于非AD组 , 在AD患者中部分SNO蛋白显著上调表达 , 如p62、C3、NRXN3和PLD3等 。 其中SNO-C3的上调表现出明显的性别差异 , 在女性AD组中的富集倍数高达34.2 , 而在男性AD组中的富集倍数仅为5.6 。
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SNO蛋白质组学鉴定男性和女性AD患者与非AD患者大脑中的SNO蛋白差异
通过对AD患者与非AD患者中差异SNO蛋白进行富集分析 , 研究人员进一步比较了男性与女性AD患者的大脑SNO蛋白质组的差异 。
男性AD患者共有285个SNO蛋白质上调表达 , 而女性AD患者共有245个SNO蛋白上调表达 , 其中77种SNO蛋白质在男女AD患者中均上调表达 。 通路富集分析显示男女性AD患者上调的SNO蛋白共同集中在“免疫反应、补体”以及“补体激活、替代”途径 。
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男、女性AD患者均上调的SNO蛋白的通路分析
为了验证前述蛋白质组结果的可靠性 , 研究人员手动搜索了质谱数据库 , 发现p62、PLD3、C3和NRXN3确实可以进行SNO修饰 , 其SNO位点依为Cys44、Cys487、Cys720和Cys1018 。
此外 , SteveR.Tannenbaum等人还用免疫印迹分析检测了AD患者中上调表达的SNO修饰蛋白SNO-p62、SNO-C3、SNO-NRXN3和SNO-PLD3的水平 , 以验证前述蛋白组学结果的可靠性 。 可以看到 , 与非AD组相比 , AD组中SNO-p62、SNO-C3、SNO-NRXN3和SNO-PLD3的水平均显著增加 。