一项发表于 Nature Neuroscience 的研究，通过亚细胞蛋白质组学和超分辨成像技术，揭示了阿尔茨海默病中髓鞘-轴突界面的关键易损性。在阿尔茨海默病患者和5XFAD小鼠模型中，研究者发现髓鞘-轴突界面存在多个失调的信号通路和配体-受体相互作用，包括与β-淀粉样蛋白加工、轴突生长和脂质代谢相关的通路。扩张显微镜证实了顶级蛋白质组学 hits 的亚细胞定位，并揭示了淀粉样蛋白在结旁/近结旁通道内的聚集。尽管总体髓鞘覆盖保留，但研究者发现结旁区密度降低、异常髓鞘形成以及淀粉样斑块相关营养不良轴突周围结旁区定位改变。这些发现提示髓鞘-轴突界面是阿尔茨海默病中蛋白质聚集和神经-胶质信号失调的关键位点。

背景：髓鞘-轴突界面在阿尔茨海默病中的潜在作用

髓鞘包裹对快速轴突传导、代谢支持和神经元可塑性至关重要。在阿尔茨海默病中，白质和髓鞘改变已被广泛报道，但髓鞘-轴突界面（包括结旁区和髓鞘-轴突间隙）的分子病理机制尚不清楚。主要技术挑战在于：该界面结构高度特化且空间受限，传统组学方法难以实现亚细胞分辨率。

关键发现

1. 亚细胞蛋白质组学绘制髓鞘-轴突界面分子图谱

• 研究者开发了一种邻近标记策略：利用抗体（抗髓鞘相关糖蛋白（MAG）标记髓鞘-轴突界面；抗接触蛋白相关蛋白（CASPR）标记结旁区）结合生物素化二抗，在阿尔茨海默病和对照人脑组织（额叶皮层）以及15月龄5XFAD小鼠脑中，特异性富集并定量髓鞘-轴突界面和结旁区的蛋白质。

• 结果：鉴定出数百个富集于这些亚细胞区的蛋白质。阿尔茨海默病中，多个信号通路失调，包括：

  • 淀粉样蛋白加工：淀粉样前体蛋白（APP）及其加工相关蛋白（如早老素1）在界面富集。

  • 轴突生长/导向：L1CAM、ADAM10、ALCAM等。

  • 脂质代谢/铁稳态：ACSL4（铁死亡相关）、转铁蛋白受体。

  • 细胞粘附/细胞骨架：接触蛋白、神经 fascin、血影蛋白等。

• 与现有阿尔茨海默病蛋白质组学和单核RNA测序数据比较表明，这些亚细胞变化在常规组学分析中无法检测到，凸显了亚细胞分辨率的重要性。

2. 淀粉样蛋白在髓鞘-轴突界面聚集

• 利用扩张显微镜（物理放大组织）和受激发射损耗显微镜（STED）进行超分辨成像。

• 关键发现：在5XFAD小鼠中，淀粉样蛋白（4G8+）聚集在轴突周围的空间中，包括结旁/近结旁通道和髓鞘-轴突间隙。这些聚集呈“线圈”状环绕轴突，并与髓鞘-轴突界面的蛋白质（如MAG）共定位。

• 在阿尔茨海默病患者脑组织中，也观察到类似但程度较轻的淀粉样蛋白在结旁区的沉积。

3. 结旁区结构和位置的改变

• 尽管整体髓鞘覆盖（MBP+面积）在阿尔茨海默病和5XFAD小鼠中保留，但结旁区（CASPR+）密度显著降低。

• 异常髓鞘形成：在淀粉样斑块周围，观察到营养不良轴突被异常的、扭曲的髓鞘包裹，且结旁区的位置相对于郎飞结发生偏移（由轴突蛋白Nav和βIV血影蛋白标记）。

• 在5XFAD小鼠中，轴突-髓鞘界面的超微结构（透射电镜）显示髓鞘板层分离和轴突肿胀。

4. 细胞-细胞通讯分析揭示失调的配体-受体相互作用

• 整合单核RNA测序数据和本研究的蛋白质组数据，利用CellPhoneDB等工具预测神经元-少突胶质细胞间的配体-受体对。

• 结果：阿尔茨海默病中，多个与轴突生长、粘附和髓鞘形成相关的配体-受体通路失调，包括L1CAM-ANLN、ADAM10-APP、NCAM1-FGFR等。

• 这些通路可能介导阿尔茨海默病中轴突-少突胶质细胞互作的异常。

机制模型与意义

模型：淀粉样蛋白病理不仅影响神经元胞体和突触，还直接攻击髓鞘-轴突界面。淀粉样蛋白聚集在轴突周围和结旁/近结旁通道中，可能物理干扰结旁隔膜（septate-like junctions） 的完整性，破坏轴突-胶质信号传递。这导致结旁区丢失、异常髓鞘重塑，并进一步加剧轴突运输障碍，形成营养不良轴突。同时，髓鞘-轴突界面处淀粉样蛋白前体蛋白加工异常可能局部产生淀粉样蛋白，形成恶性循环。

核心概念突破：

• 亚细胞分辨率的重要性：首次在亚细胞水平（髓鞘-轴突界面、结旁区）系统描绘阿尔茨海默病的蛋白质组改变，揭示了许多在组织匀浆或单细胞中无法检测到的变化。

• 髓鞘-轴突界面作为淀粉样蛋白聚集位点：淀粉样蛋白不仅存在于斑块中，还特异性聚集在髓鞘-轴突界面的“隐蔽”空间（如结旁通道），这可能解释了为何髓鞘易损。

• 结旁区作为疾病早期标志：结旁区蛋白（如CASPR）的丢失和位置偏移发生在明显脱髓鞘之前，提示其可能是阿尔茨海默病中白质功能障碍的早期事件。

临床转化潜力

生物标志物：

• 脑脊液或血液中的结旁区蛋白片段（如CASPR、CNTNAP1）可能反映髓鞘-轴突界面的损伤程度。

• 神经影像：超高场MRI或弥散MRI可能检测结旁区丢失和淀粉样蛋白在髓鞘间隙的沉积。

治疗靶点：

• 保护结旁区完整性：增强结旁区蛋白（如CASPR、CNTNAP1）的表达或稳定性。

• 清除髓鞘-轴突界面的淀粉样蛋白：抗体药物需能穿透髓鞘间隙。

• 调节轴突-胶质信号：靶向失调的配体-受体对（如L1CAM通路）。

研究局限与未来方向

• 局限：蛋白质组学样本量较小（阿尔茨海默病n=4，对照n=3）；5XFAD小鼠是淀粉样蛋白病理模型，无tau蛋白病理；扩张显微镜和受激发射损耗显微镜主要在5XFAD小鼠中验证，人类样本验证有限。

• 未来：在tau病理模型（如P301S）和人类阿尔茨海默病脑组织中验证结旁区丢失的普遍性；利用超分辨活细胞成像动态观察淀粉样蛋白如何破坏髓鞘-轴突界面；探索保护结旁区完整性是否能改善轴突运输和认知功能。

专家点评

BioGuider特邀评论员、神经病理学家张敏（音译）教授评论：“这项研究的技术亮点在于将邻近标记蛋白质组学与超分辨成像相结合，达到了亚细胞级别的精准定位。它首次系统性地揭示了‘髓鞘-轴突界面’——这个在阿尔茨海默病研究中长期被忽视的‘无人区’——是淀粉样蛋白病理的关键攻击位点。特别是淀粉样蛋白在结旁通道内的‘线圈’样聚集，为解释阿尔茨海默病中白质易损性和轴突运输障碍提供了全新的结构基础。”

文献来源：
Cai, Y., Pinheiro-de-Sousa, I., Slobodyanyuk, M. et al. Myelin–axon interface vulnerability in Alzheimer’s disease revealed by subcellular proteomics and imaging of human and mouse brain. Nat Neurosci 28, 1418–1435 (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-01973-8

数据与代码可用性：

• 蛋白质组学数据：PRIDE (PXD045861)

• 分析代码：GitHub (https://github.com/bewersdorflab/Yifei-Lukas-Collab; https://github.com/ShawnQin/calcium_trace)