【客户文章】SomaScan 跨物种验证揭示星形胶质细胞分泌组连接衰老与 AD 病理

TurboID 在体标记系统揭示淀粉样蛋白病理小鼠星形胶质细胞分泌组时空图谱

研究团队构建了星形胶质细胞特异性载体 AAV5-gfaABC1D-eGFP-TurboID，其 ER-TurboID 可催化生物素标记邻近蛋白，特异性靶向 GFAP⁺ 细胞（~72%），不标记其他脑细胞；WB 与银染证实标记高效且无胞内污染，与对照组相比共鉴定出 1172 种星形胶质细胞源分泌蛋白，验证了该系统在体捕获的特异性与效率。进一步对 APP/PS1 小鼠内嗅皮层和海马进行 3、6、10 月龄时间序列分析，质谱共鉴定 1007 种分泌蛋白，两脑区重叠率达 98%；GO 分析显示富集于突触传递、胞外蛋白定位及神经递质平衡，亚细胞定位中约 78% 为经典分泌型或膜蛋白。分泌蛋白占总分泌蛋白 10-15%，提示其在脑内细胞间通讯中地位重要。

图1.星形胶质细胞来源分泌蛋白在内嗅皮层和海马体中表达谱分析

正常衰老过程中星形胶质细胞分泌组的区域特异性改变

野生型小鼠中，内嗅皮层与海马分泌组随衰老呈相反轨迹：内嗅皮层3-6月龄94%上调（突触可塑性，NTRK2、SYN1↑），6-10月龄92%下调（蛋白转运与合成）；海马则相反，3-6月龄95%下调（代谢，GLUD1↓），6-10月龄上调（囊泡运输与蛋白降解，TRNT1↑），提示不同脑区星形胶质细胞亚型在衰老中具异质性动态。

图2.衰老过程中星形胶质细胞来源分泌蛋白改变

AD 进展中星形胶质细胞分泌组的时空失调

APP/PS1小鼠中，DEPs在内嗅皮层3月龄达峰，海马10月龄达峰，提示内嗅皮层是AD早期星形胶质细胞功能障碍的起始位点。功能富集显示：内嗅皮层早期改变以代谢通路为主（TIGAR、HSPA8、HK2），海马晚期涉及神经元发育与突触可塑性（RTN3、SORL1↓），RT-qPCR验证了上述变化，RTN3下调可增强BACE1活性促进Aβ生成。

图3.鉴定阿尔茨海默病进展过程中与年龄阶段相关特定疾病相关DEPs

星形胶质细胞分泌组连接衰老与 AD 病理

衰老与AD差异蛋白在海马重叠更多（70种 vs 内嗅皮层21种）。内嗅皮层铜蓝蛋白（CP）在衰老和AD中均上升，敲低可减轻铁诱导氧化应激；海马RPS6持续下降，可能削弱轴突局部翻译和突触保护。此外还鉴定出AD特异性与衰老特异性改变，区分了衰老相关衰退与淀粉样病变反应。

图4.参与阿尔茨海默病发病机制早期内嗅皮层发育相关DEPs

内嗅皮层早期分泌组改变参与 AD 启动 —— SomaScan 验证人类一致性

研究聚焦于 3 月龄内嗅皮层的差异蛋白，筛选出 QDPR、HNRNPAB（↓）和 YWHAB、ALDOA（↑）四个关键分子。QDPR 在 AD 小鼠内嗅皮层早期显著下调，体外实验显示重组 QDPR 可增加多巴胺生成、降低 ROS 并改善神经元活性。HNRNPAB 的下调可能与树突损伤有关。YWHAB 和 ALDOA 则在早期上调，且 YWHAB 的 mRNA 与蛋白水平趋势相反，提示存在转录后调控。关键的是，利用 SomaScan 平台检测 AD 患者脑脊液和血浆，发现上述蛋白在人类样本中存在一致性改变：YWHAB 和 ALDOA 在患者 CSF 中升高，HK2 在血浆中升高，而 QDPR 在 CSF 中呈降低趋势。

图5.参与阿尔茨海默病发病机制早期内嗅皮层发育相关DEPs

LDHB 作为早期 AD 的星形胶质细胞源性神经毒性因子

在 3 月龄内嗅皮层上调蛋白中，LDHB 被鉴定为关键候选分子。SomaScan 长时程队列数据显示，LDHB 在 AD 患者 CSF 中早于症状出现前 24 年即已升高。LDHB 特异性表达于星形胶质细胞（~90%），在 AD 小鼠内嗅皮层中蛋白和 mRNA 均上调，在海马中下调。功能实验表明，外源性 LDHB（0.5μM）可诱导原代神经元轴突断裂、分支减少、细胞死亡及 ROS 升高，热灭活或抗体中和组无此效应，证实其直接神经毒性作用。

图6.LDHB 表达模式与功能特征分析