《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！

yinfuhua

《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！; b% z. U6 x6 C" W  ~
来源：奇点糕 2023-01-09 11:20
/ y/ ?# N' K% ?  h! i这项研究明确了雌激素可以降低C3的SNO水平，保护绝经前期的女性不发生C3的异常SNO化。
" G( y: \( T% P3 G! G& Y# ]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]。
; q. R$ I. U2 p) s《中国阿尔茨海默病报告2021》显示，2019年，我国现有AD患病人数为13143950例，约占全球数量的25.5%。其中男性患病率为669.3/10万，女性患病率为1188.9/10万，女性患病率明显高于男性，约为男性的1.8倍[3]。
3 z( Y* U: ~$ @+ \- z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。
5 M+ Z+ a. T! O近日，美国麻省理工学院Steve R. Tannenbaum和美国Scripps研究所Stuart A. Lipton等人在国际顶级期刊Science Advances在线发表了最新研究成果。
. ^6 @1 Q  G+ K7 j% s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]。2 J$ K2 d/ @6 m
) O, B* N, e- `; `4 y; W
文章首页截图
, l2 t' t8 A& l" B, ~8 o0 M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。
1 t' s+ z3 a! z; l/ Q因此Steve R. 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。
1 X" w4 d! u" t& ]- k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。: k7 V$ d5 }6 a9 H6 L9 m" s$ r& |
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
# Z: O4 @3 t/ _# b* ~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。
+ c; D) t2 z: x. F$ ?. b) W' b3 n0 n   N- }$ X3 D* ]1 v
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
9 c- Z  S) ~: ~0 H1 M: k0 n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。
1 ^: c& o) h2 g7 e  h6 Y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。
; x! l. m; L. l0 ]; y5 H* m ! f" _, p7 l1 q& e; ^# L" Z- }/ ^, Z
男、女性AD患者均上调的SNO蛋白的通路分析
5 S1 K3 Q6 i3 h4 R  ]1 E0 V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。
/ ~0 t9 h5 x; O' H/ b此外，Steve R. 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。
( ~# h3 A4 U& {补体因子C3在先天免疫系统中起着关键作用，是AD大脑中最丰富的sSNO蛋白质之一，先前发现C3与AD病理相关。Cys720是AD患者大脑中C3 SNO修饰的主要位点，10个女性AD患者中有5个SNO-Cys720水平大幅增加，而在10个男性AD患者中仅有3个检测到SNO-Cys720水平的轻度增加，为什么SNO-C3在患有阿尔茨海默症的女性大脑中更常见呢？
( k) X& k- `7 n8 O3 u2 v9 p ' W/ r- b6 M0 q  X4 W, d& d* \/ U
男性AD患者和女性AD患者相对于非AD患者的SNO-C3水平差异3 F* h! Z8 y' t' g
考虑到先前有研究表明女性雌激素在某些情况下可以起到保护大脑的作用。因此，Steve R. Tannenbaum等人提出一个假设：雌激素可以特别保护女性的大脑免受SNO-C3的影响，而当雌激素水平随着绝经期急剧下降时，这种保护作用就失去了。
& z& ?* F# }/ I1 l. P" {' _0 K为了验证上述假设，研究人员用人工培养的人脑细胞进行了实验，在诱导的多能干细胞衍生的小胶质细胞中，纳摩尔级的β-雌二醇可以抑制C3的SNO修饰，该结果表明，β-雌二醇可能保护绝经前女性免受SNO-C3异常的影响。
3 e% ~. g- c. g' k那么SNO-C3水平升高对于AD的发生发展有什么作用呢？Steve R. Tannenbaum等人使用pHrodo™ Red亲和素荧光pH值敏感探针发现SNO-C3增加了小胶质细胞对突触的吞噬作用，从而导致患者脑内突触缺失，最终导致认知能力下降。
8 ?. d2 R* _9 O7 ?' o5 y
/ Q5 ^' X8 m$ _5 `! y4 V5 V+ H0 d& BSNO-C3增加了小胶质细胞对突触的吞噬6 S- H( b( W+ J
总的来说，这项研究明确了雌激素可以降低C3的SNO水平，保护绝经前期的女性不发生C3的异常SNO化。而绝经后，随着雌激素水平下降，C3将发生过度的巯基亚硝基化，过度SNO化的C3导致了小胶质细胞对突触的吞噬增强，从而致使突触丢失，认知功能下降。该发现为女性更容易得AD的事实提供了一个全新的科学依据。
1 V+ T$ z1 e5 j$ p* Y8 b1 o参考文献：9 K5 n+ U- Y% J0 s
[1]杨晓敏,鲍天昊,阮冶.阿尔兹海默病发病危险因素概况[J].四川精神卫生,2020,33(06):560-565.
+ V# V4 k" u1 v, }) f* b[2]WHO《公共卫生领域应对痴呆症全球状况报告》https://www.who.int/publications/i/item/9789240033245
: b: ^6 a/ c( r- a; Q[3]任汝静,殷鹏,王志会,齐金蕾,汤然,王金涛,黄强,李建平,谢心怡,胡勇博,崔诗爽,余小萍,朱圆,刘馨雅,朱怡康,林绍慧,王怡然,黄延焱,胡以松,王学锋,王鸿利,褚敬申,王颖,李春波,周脉耕,王刚.中国阿尔茨海默病报告2021[J].诊断学理论与实践,2021,20(04):317-337.1 N+ Y* M& B( O- R, |" [
[4]Altmann A, et al. Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative Investigators. Sex modifies the APOE-related risk of developing Alzheimer disease. Ann Neurol. 2014 Apr;75(4):563-73.# P2 U# I9 y" h& c
[5]Yang Hongmei,Oh ChangKi,Amal Haitham,Wishnok John S,Lewis Sarah,Schahrer Emily,Trudler Dorit,Nakamura Tomohiro,Tannenbaum Steven R,Lipton Stuart A. Mechanistic insight into female predominance in Alzheimer's disease based on aberrant protein S-nitrosylation of C3.[J]. Science advances,2022,8(50).
% X. F# d7 X) ^. E" K4 J, C# b5 g; B' X/ |- _5 ~