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阿尔茨海默病是一种以智力和记忆进行性衰退为特征的神经退行性疾病。与额颞叶痴呆和其他一些神经退行性疾病一样，阿尔茨海默病在病理学上被归类为tau蛋白病。一项发表在《自然-神经科学》上的新研究，揭示了tau蛋白（一种微管相关蛋白）过度磷酸化后驱动阿尔茨海默病中神经元死亡的关键分子机制。利用人类诱导多能干细胞衍生的神经元（表达突变型tau蛋白，如P301S或V337M）以及死后人类脑组织，研究者发现，病理性tau蛋白会激活转录因子c-JUN，进而上调促凋亡基因（PUMA、BAX、BAD、BIM）的表达，并下调抗凋亡基因（BCL2、BCL-XL）的表达。这种由tau蛋白驱动的遗传级联反应最终导致线粒体功能障碍（细胞色素c释放）和caspase-3活化，从而诱导神经元凋亡。这些发现为开发阻断tau蛋白介导的神经退行性变的药物提供了新的治疗靶点。

tau蛋白病理学与神经元死亡

在健康神经元中，tau蛋白结合并稳定微管，以维持轴突运输的功能。在阿尔茨海默病中，tau蛋白的过度磷酸化导致其从微管上解离，并聚集形成成对的螺旋丝，最终形成神经原纤维缠结。然而，tau蛋白本身并不直接杀死神经元。目前尚不清楚tau蛋白聚合是通过何种机制触发神经元凋亡的。

研究方法

细胞模型：研究者使用了CRISPR-Cas9技术，将家族性额颞叶痴呆相关tau蛋白突变（P301S、V337M）引入人类诱导多能干细胞中，并分化为神经元。

动物模型：研究使用了表达突变型tau蛋白（P301S）的转基因小鼠。

人类组织：研究还获取了经神经病理学确诊的阿尔茨海默病患者的死后脑组织（布罗德曼9区、22区、36区）作为研究对象。

转录组分析：通过RNA测序技术分析tau蛋白突变神经元中的差异表达基因，并与阿尔茨海默病患者脑组织进行比较。

细胞死亡通路：使用western blotting技术检测细胞色素c释放和caspase-3活化水平，并通过TUNEL染色来标记凋亡细胞。

核心发现

1. 病理性tau蛋白激活c-JUN转录因子

在表达突变型tau蛋白的人类诱导多能干细胞分化神经元和阿尔茨海默病患者脑组织中，磷酸化c-JUN（p-c-JUN）水平升高（增加了2-4倍）。此外，c-JUN与促凋亡基因启动子的结合增强（通过染色质免疫沉淀实验验证）。

2. c-JUN上调促凋亡基因，下调抗凋亡基因

RNA测序结果显示，BAX、PUMA、BIM、BAD等促凋亡基因的表达上调（2-5倍），而BCL2、BCL-XL等抗凋亡基因的表达下调（50-70%）。

3. c-JUN缺失可防止神经元死亡

通过CRISPR-Cas9技术敲除c-JUN基因，或用c-JUN抑制剂（如Verteporfin）处理后，可阻断tau蛋白介导的神经元凋亡。检测发现，细胞色素c释放减少（降低60-80%），caspase-3活化水平降低（降低70-80%），TUNEL阳性细胞数量也减少（减少60-70%）。

4. 与阿尔茨海默病尸检组织的关联

阿尔茨海默病患者的脑组织中，c-JUN的表达水平与Braak分期（tau蛋白病理分级）呈正相关，即Braak分期越高的患者，其神经元内c-JUN的表达水平也越高。

机制

该研究揭示，病理性tau蛋白通过激活JNK/c-JUN信号通路，进而转录上调促凋亡蛋白（BAX、PUMA、BIM等），并同时下调抗凋亡蛋白（BCL2、BCL-XL）。这种“双重打击”效应破坏了线粒体的膜电位和完整性，导致细胞色素c释放，并最终通过caspase-3活化诱导神经元凋亡。

临床意义

1. c-JUN作为神经保护的新靶点

目前，尚无针对tau蛋白病的获批药物。小分子c-JUN抑制剂（Verteporfin、SP600125等）可被重新用于阻断tau蛋白介导的凋亡级联反应。此外，JNK抑制剂（如CC-90001）已进入肺纤维化和银屑病的临床试验，未来可进一步探索其在阿尔茨海默病中的神经保护潜力。

2. 抗凋亡基因的增强（基因治疗）

通过腺相关病毒载体向tau蛋白病动物模型递送BCL2或BCL-XL基因，可提高神经元存活率，延缓认知功能衰退。

3. 脑脊液生物标志物

检测阿尔茨海默病患者脑脊液中的c-JUN磷酸化水平或BAX、BCL2水平，可能作为判断疾病进展或靶点结合的生物标志物。

局限性与未来方向

局限：

• 体外研究的局限性：该研究中关于c-JUN/BAX/BCL2通路的发现主要基于神经元培养体系，还需要通过基因敲除或药理学手段在动物模型中进行体内验证。

• 疾病的复杂性：本实验主要使用过表达突变型tau蛋白的神经元模型（P301S、V337M），但阿尔茨海默病患者的tau蛋白病理更为复杂，由多种翻译后修饰共同形成（例如不同位点的磷酸化）。因此，需要进一步评估该tau蛋白突变模型与散发性阿尔茨海默病的相关性。

• Caspase抑制剂的局限性：广谱caspase抑制剂（如Q-VD-OPh）可预防tau蛋白诱导的神经元死亡，但长期使用caspase抑制剂可能会抑制细胞正常的生理性凋亡过程，增加致癌风险。

未来方向：

1. 动物模型的体内验证：在tau蛋白病小鼠模型（PS19、rTg4510）中，采用立体定向注射腺相关病毒递送c-JUN shRNA或BCL2过表达载体，并进行为期6-12个月的认知行为学评估，以验证其神经保护效果。

2. 小分子药物筛选：基于该信号通路，开展高通量药物筛选，寻找能够阻断tau蛋白-c-JUN相互作用或抑制JNK/c-JUN活性的候选化合物。

3. 人类诱导多能干细胞来源的脑类器官：在携带tau蛋白突变的诱导多能干细胞来源的三维脑类器官中，测试c-JUN抑制剂对神经元存活的影响。

结论

这项发表在《自然-神经科学》上的研究首次阐明了病理性tau蛋白通过激活c-JUN/BAX/BCL2通路诱导神经元死亡的完整遗传级联反应。 在tau蛋白病的细胞和动物模型中，病理性tau蛋白通过激活JNK/c-JUN信号通路，上调促凋亡基因（BAX、PUMA、BIM）并下调抗凋亡基因（BCL2、BCL-XL），最终导致线粒体功能障碍和神经元凋亡。该研究为阿尔茨海默病的治疗提供了多个新的干预靶点，包括：抑制c-JUN（使用Verteporfin）、抑制JNK（使用CC-90001）或通过基因治疗增强BCL2的表达。未来，需要在动物模型中对上述靶点进行体内验证，并开展针对阿尔茨海默病患者的临床试验。