端粒驱动衰老加速tau蛋白病变：神经炎症与神经退行性变的新机制

　　本刊推荐：为阐明细胞衰老在神经退行性疾病中的作用机制，研究团队通过构建端粒酶缺失（Terc-/-）与P301S tau蛋白病变（PS19）双重突变小鼠模型，首次证实端粒诱导的衰老通过促进tau蛋白多位点磷酸化（Thr181、Ser202/Thr205等）、截断和寡聚化，加剧神经胶质细胞活化及海马区特异性神经元丢失。该研究为阿尔茨海默病（AD）及相关tau蛋白病变提供了新的治疗靶点。

　　

随着全球人口老龄化加剧，神经退行性疾病已成为重大社会健康挑战。阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）作为最常见的老年痴呆类型，其典型病理特征包括β淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的老年斑和过度磷酸化tau蛋白构成的神经原纤维缠结。尽管过去研究多聚焦于Aβ通路，近年来越来越多证据表明tau蛋白异常聚集与认知功能衰退密切相关，且细胞衰老（cellular senescence）可能是驱动病理进程的关键因素。然而，衰老究竟是其因还是果？它如何与tau蛋白相互作用？这些问题仍待深入探索。

在这项发表于《Acta Neuropathologica Communications》的研究中，Palomares等人通过巧妙的实验设计，揭示了端粒功能障碍诱导的细胞衰老如何显著加速tau蛋白病理进程，并阐明了其背后的分子机制。

研究人员采用端粒酶RNA组分敲除（Terc^-/-）小鼠模拟加速衰老表型，并将其与表达人类P301S突变tau蛋白的PS19转基因小鼠杂交，成功构建了双重突变模型。通过Western Blot、免疫荧光、qPCR等技术，系统分析了不同月龄（6月和9月）小鼠脑组织中tau磷酸化状态、聚集形态、神经炎症反应及神经元丢失情况。

研究结果显示，在Terc^-/-小鼠海马区中，端粒长度显著缩短，DNA损伤标志物γH2AX及衰老相关分泌表型（SASP）因子（如Il1b、Cxcl1）表达上调，证实了衰老模型的可靠性。更重要的是，当引入tau病变背景后，衰老环境导致tau蛋白在多个阿尔茨海默病相关位点（包括Thr181、Ser202/Thr205、Thr231等）的磷酸化水平显著升高，且这种变化具有海马区特异性，皮层区域影响较小。

随着时间推移（9月龄），衰老加速了tau蛋白的截断和寡聚化过程，并引发强烈的神经炎症反应，表现为胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和离子钙结合适配器分子1（Iba1）标记的星形胶质细胞和小胶质细胞过度活化。值得注意的是，在衰老-tau双突变模型中出现了营养不良性小胶质细胞（dystrophic microglia），其特征为突起碎片化和串珠样改变，这种形态在单纯tau病变模型中并未观察到。

在分子机制方面，研究发现衰老初期（6月龄）对主要tau激酶（如GSK-3β、ERK1/2、AKT）和磷酸酶（PP2A）影响有限，但到疾病后期（9月龄），p-ERK和p-AKT活性显著增强，而p-AMPK则明显抑制，提示衰老可能通过多条信号通路间接调控tau磷酸化。

最令人瞩目的是，衰老-tau双突变小鼠表现出显著的海马体积缩小、侧脑室扩大以及CA1、CA3和齿状回（DG）区域的神经元特异性丢失。同时，突触标志物（如GluR1）表达下降，表明突触功能受损。相关性分析进一步证实，磷酸化tau（AT8信号）和神经炎症标记物（GFAP/Iba1）与海马萎缩程度呈负相关。

本研究通过多种技术手段揭示了细胞衰老在tau蛋白病变中的关键作用。采用端粒长度qPCR分析证实了G2和G3代Terc^-/-小鼠海马区端粒显著缩短；通过Western Blot和免疫荧光技术检测了tau蛋白磷酸化、截断和聚集状态；利用RT-qPCR和蛋白免疫印迹分析了衰老标志物（p19、p21、γH2AX）和神经炎症指标；通过尼氏染色和NeuN免疫组化评估了脑萎缩和神经元丢失情况；并采用共聚焦显微镜观察了小胶质细胞形态学变化。所有实验均使用年龄和性别匹配的对照组，样本量符合统计学要求。

端粒缩短在G3Terc^-/-和G2Terc^-/-小鼠脑中引发经典衰老标记物激活

研究发现，与野生型相比，G2和G3代Terc^-/-小鼠海马区端粒长度显著缩短，DNA损伤标志物γH2AX水平升高，SASP相关因子（Il1b、Cxcl1）及细胞周期抑制因子（p19、p21）表达上调，证实了衰老模型的可靠性。

细胞衰老增加PS19小鼠中Tau磷酸化、切割和聚集

在tau病变模型中引入衰老背景后，免疫荧光显示AT8阳性信号（p-tau Ser202/Thr205）在海马和内嗅/梨状皮层区域显著增强。Western Blot分析进一步发现，衰老特异地促进了tau在Thr181、Ser202/Thr205等位点的磷酸化，且这种效应随年龄增长而加剧，并从可溶性形式向不可溶性形式转化。

端粒诱导的衰老不改变tau激酶和磷酸酶蛋白水平及其磷酸化状态

早期病变阶段（6月龄），衰老对主要tau激酶（GSK-3β、ERK、AKT、AMPK）和磷酸酶PP2A的活性影响有限；但在晚期（9月龄），p-ERK和p-AKT活性增强，p-AMPK活性降低，提示衰老可能通过多条信号通路间接调控tau磷酸化。

衰老加剧截断和聚集的tau

在9月龄双突变小鼠海马区，Western Blot检测到分子量低于50 kDa的tau截断片段和高分子量寡聚体显著增加，表明衰老促进了tau的病理加工过程。

衰老在tau病变背景下增强胶质细胞活化

衰老-tau双突变小鼠表现出明显的星形胶质细胞和小胶质细胞活化，GFAP和Iba1蛋白水平及阳性区域面积显著增加。共聚焦显微镜下还观察到营养不良性小胶质细胞，其特征为突起串珠化和碎片化。

衰老诱导的PS19小鼠tau病变与神经退行性变相关

双突变小鼠海马体积显著缩小，侧脑室扩大，CA1、CA3和DG区域神经元丢失，突触标记物GluR1表达下降。这些变化与磷酸化tau水平和神经炎症程度呈负相关。

本研究首次证实端粒驱动的细胞衰老是tau病变的上游调控因素，能够加速tau蛋白多位点磷酸化、截断及寡聚化，引发神经炎症和海马特异性神经元丢失。这一发现不仅揭示了衰老与神经退行性疾病之间的因果联系，还为治疗阿尔茨海默病及相关tau蛋白病变提供了新思路——针对衰老细胞及其有害效应可能成为有前景的治疗策略。该研究通过创新性的动物模型，为理解病理衰老的分子机制及开发靶向衰老疗法提供了重要实验依据。