阿尔茨海默病小鼠模型中蛋白水解途径的上调

视网膜是起源于中脑的中枢神经系统组织，它包含高密度神经元/胶质细胞和形成大脑感觉延伸的神经纤维，在解剖学和发育上被认为是中枢神经系统的延伸。此外，视网膜的血管系统在形态和生理上与大脑的血管系统具有相似的特性。由于视网膜和大脑之间的紧密联系，视网膜为非侵入性诊断提供了独特的途径，以研究大脑中可能的退行性病理变化。本文研究了2.5个月和8个月龄的APP/PS1小鼠视网膜的分子变化，结合蛋白质组学方法和计算分析，来探究早期AD视网膜的分子神经病理学。

大多数的生化研究都集中在确定AD患者的Aβ反应性、tau磷酸化的特征以及识别AD患者眼部炎症或胶质细胞的变化，但缺乏对疾病早期视网膜中各种生化途径如何受到影响的全面了解。视网膜作为神经系统的一个发育分支，在生化上与大脑有许多相似之处，描绘视网膜的变化将有助于了解疾病发病的分子机制及其组织特异性效应。

本研究从APP/PS1小鼠视网膜中鉴定和量化了大约个功能蛋白质。通过热图、火山图和蛋白质丰度比来评估蛋白质的差异性变化，两个年龄组的APP/PS1小鼠均存在表达上调或下调的AD相关蛋白。

其中APP的表达均显著升高（上调2-3倍），晶体蛋白家族和延伸因子在老年小鼠视网膜中下调。部分蛋白质如Stag2、Pcmtd1、Puf60和Mien1在老年小鼠视网膜中表达下调，而在2.5个月大小鼠中被发现上调。这些特异性蛋白质差异归因于APP/PS1基因型与WT基因型的差异调节，以及AD病理对年龄相关视网膜病变的潜在影响。

对APP/PS1小鼠的差异表达蛋白进行了功能富集和功能蛋白网络分析，了解随着AD病理学的进展，视网膜中的生化和生理过程受到影响。研究发现APP处理、蛋白酶体途径和核糖体机械蛋白网络受到不同程度的影响，表明与AD相关的病理如淀粉样蛋白积累、神经功能和发育受到影响，并且这种变化在老年动物的视网膜中更为突出。

此外，通过WB和免疫组化分析结果显示，AD病理学相关的标志性蛋白APP、PS1和pTau水平在APP/PS1小鼠视网膜中异常表达。

组织蛋白酶B（CTSB）是溶酶体内半胱氨酸蛋白水解酶。与WT小鼠相比，老年APP/PS1组小鼠的表达显著下调。蛋白酶体是一种多催化蛋白酶复合物，在非溶酶体途径中以ATP/泛素依赖的方式裂解多肽，老年APP/PS1组小鼠的表达显著下调。

在蛋白质组学数据中，APP/PS1小鼠视网膜中下调最显著的蛋白质属于晶体蛋白家族。进一步分析显示αB-晶体蛋白、βB2晶体蛋白和βB3晶体蛋白异常表达。WB和免疫组化证实αB晶体蛋白主要在GCL区域表达减少。晶体蛋白是热休克和配体蛋白分子，在神经胶质细胞的神经炎症中起作用，并与神经元中神经原纤维的形成有关。它们抑制细胞凋亡，并且被证实在视网膜神经元的多种应激反应中上调，包括脑缺血损伤，并且在轴突再生中起关键作用。

AD模型小鼠的晶体蛋白减少说明，通过晶体蛋白介导的神经保护途径在老的APP/PS1小鼠视网膜中受损。先前已证明αB晶体蛋白与Aβ共定位，并且αB晶体蛋白在体外可抑制Aβ原纤维的形成。有报道，αB晶体蛋白是神经纤维缠结的一个组成部分，其过度表达与N2a神经母细胞瘤细胞tau磷酸化降低相关，这表明晶体蛋白水平降低可能进一步促进Aβ寡聚和tau磷酸化，并加剧视网膜组织的AD病理。

来自AD、轻度认知障碍人群和健康老龄人群的不同数据汇集表明，在出现临床认知障碍和行为改变前几十年，大脑中的Aβ和tau病理就发生了变化。越来越多的证据表明视网膜也受到AD病理的影响，视网膜的变化可能是潜在的AD生物标志物，可以帮助诊断疾病，或者帮助监测疾病进程的变化。

这项研究的蛋白质组学部分包括分析整个视网膜组织，使用高灵敏度的质谱方法分析组织，有助于在不同群体的视网膜细胞中建立蛋白质组图谱。识别分子网络和差异的蛋白质有助于开发新的药物靶点，并加速AD的早防早治早诊。比较AD患者的视网膜病变与大脑不同区域的改变，将为疾病的组织特异性效应提供不同的见解。同样，对比AD与其他视网膜神经退行性疾病（如青光眼）的视网膜蛋白质组学变化，将有助于了解AD病理学的特殊分子效应。

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