综述：阿尔茨海默病中的TDP-43：病理生理学与治疗策略

《Pharmacological Research》：TDP-43 in Alzheimer's disease: pathophysiology and therapeutic strategies

　　阿尔茨海默病（AD）中TDP-43通过促进Aβ寡聚体形成、调控tau剪接及磷酸化，并干扰线粒体功能及神经炎症，加剧病理进程。其异常聚集导致核质运输失衡、RNA代谢紊乱及蛋白质量控制失效，引发神经元损伤。治疗策略包括靶向RNA剪接（如AAV病毒载体）、抑制线粒体定位（如PM1）、调控翻译后修饰（如CK1δ抑制剂）及抑制神经炎症（如SP600125）。TDP-43与APOE4的相互作用也提示遗传背景对病理的影响。

　　阿尔茨海默病（AD）是一种复杂的神经退行性疾病，其特征在于多种分子机制的失调。近年来，转录反应DNA结合蛋白43（TDP-43）逐渐被认识为一种关键的病理蛋白，成为AD研究中的重要焦点。TDP-43不仅参与生理过程，如RNA代谢、蛋白质质量控制和线粒体调节，还通过异常聚集、核质转运失调以及异常的翻译后修饰与AD病理相关，导致神经毒性、线粒体功能障碍和蛋白质稳态失衡。研究表明，TDP-43与AD的两个核心病理标志物——β-淀粉样蛋白（Aβ）和tau蛋白有密切的相互作用。通过促进Aβ寡聚化和tau蛋白过度磷酸化，TDP-43加速了该疾病的病理进展。鉴于TDP-43在AD中的多方面作用，针对TDP-43的治疗策略显示出巨大的潜力。这些策略包括调节其RNA剪接活性、抑制病理聚集、恢复核质转运平衡以及防止其线粒体定位，为AD治疗提供了新的途径。本文系统总结了TDP-43在AD中的病理机制及其与Aβ和tau的相互作用，并讨论了针对TDP-43的治疗策略的可行性。未来的研究应进一步阐明TDP-43在AD早期阶段的作用，并开发特定的治疗药物以靶向TDP-43，旨在为AD的精准治疗提供新的见解。

### 1. 引言

阿尔茨海默病（AD）是一种由多种因素引起的神经退行性疾病，是所有痴呆症中最常见的类型，约占所有病例的60%至80%。其主要特征包括记忆功能障碍、认知功能下降和神经精神症状。随着人口老龄化，AD的患病率正在稳步上升，给社会和家庭带来了显著的经济负担和挑战。关于AD的致病机制，已经提出了多个假说，包括淀粉样蛋白级联假说、tau蛋白过度磷酸化假说、炎症假说、线粒体功能障碍假说、钙信号假说、胆碱能假说和血管假说。从组织病理学角度来看，淀粉样蛋白β（Aβ）斑块和神经纤维缠结（NFTs）是AD的两个关键病理标志。斑块是淀粉样前体蛋白（APP）的蛋白水解产物，而NFTs是tau蛋白在神经元内形成的一种纤维状聚集物。此外，在大约30%至70%的AD患者大脑中，TDP-43被发现会异常聚集并沉积在细胞内。因此，TDP-43被认为是与AD相关的第三种蛋白。TDP-43与AD的关键特征密切相关，如记忆丧失和海马体和内侧颞叶萎缩。具有病理TDP-43表达的AD患者表现出更严重的认知障碍、更快的疾病进展和更大的海马体萎缩。重要的是，TDP-43病理不仅独立增加了阿尔茨海默型痴呆的风险（OR≈1.5），而且当与AD病理共存时，还表现出相加效应，使风险比达到高达6.7。这些数据强调了将TDP-43病理纳入AD风险分层模型和治疗策略的重要性。然而，TDP-43在AD中的具体致病机制仍需进一步研究。

### 2. TDP-43的蛋白结构和生理功能

TDP-43是由TARDBP基因编码的一种RNA/DNA结合蛋白，由414个氨基酸组成，分子量约为44,740 Da。其结构与异质核核糖核蛋白（hnRNP）家族成员相似。TDP-43主要参与RNA代谢的调控，包括mRNA转录、翻译、剪接和稳定性，以及microRNA成熟、轴突运输、囊泡运输、线粒体自噬和应激颗粒形成。TDP-43包含两个RNA识别结构域（RRM1和RRM2）、一个N端结构域（NTD）和一个C端结构域（CTD），其中CTD含有丰富的甘氨酸结构域（GRD）和朊病毒样结构域（PrLD）。NTD的主要作用是协助mRNA剪接和TDP-43 mRNA的自调节。CTD的主要生理功能是介导蛋白质与蛋白质之间的相互作用，尤其是通过与具有剪接抑制活性的hnRNP家族成员（特别是hnRNP A2/B1和hnRNP A1）结合。由于其PrLD区域，TDP-43容易发生过度磷酸化，从而导致其在细胞质中的聚集。TDP-43还通过其NTD上的核定位信号（NLS）和CTD上的核输出信号（NES）在细胞核和细胞质之间穿梭，以执行其生理功能。

### 3. TDP-43的病理功能

#### 3.1 TDP-43与Aβ的相互作用

Aβ主要由40或42个氨基酸组成，是通过β-和γ-分泌酶对APP进行蛋白水解产生的肽。Aβ肽以β折叠构象聚集并形成聚合斑块，形成不同的结构配置，如多态性和纤维状寡聚体。存在多种不同的Aβ肽形式，根据其长度而有所不同，最常见的形式是Aβ40和Aβ42。Aβ42被认为比Aβ40更具毒性，并且更容易聚集形成Aβ斑块。淀粉样蛋白级联假说认为，Aβ斑块的积累是AD的主要原因。在AD患者中，Aβ的正常清除机制受到破坏，导致Aβ的积累和Aβ斑块的形成。一些研究已经表明，Aβ和TDP-43在神经元细胞质中发生共定位。此外，在TDP-43寡聚体存在的AD患者中，观察到Aβ寡聚体水平增加。这一发现表明TDP-43与Aβ之间存在直接相互作用。Aβ沉积可以降低TDP-43的溶解性，导致TDP-43的异常聚集和分布。研究表明，在过表达TDP-43的APP/PS1ΔE9小鼠的海马齿状回中，TDP-43寡聚体与Aβ斑块和神经元内的Aβ共定位。TDP-43的寡聚体可以促进Aβ寡聚体的形成，导致突触功能障碍和记忆损伤。在动物模型中，TDP-43的过表达可以诱导神经炎症，从而加重空间记忆障碍并增加淀粉样蛋白负担。此外，TDP-43还通过与BACE1的相互作用促进Aβ的形成，而TDP-43的减少则会显著降低BACE1 mRNA的稳定性，减少Aβ的产生。因此，病理性的TDP-43可能代表一种潜在的治疗靶点，以干预AD中Aβ斑块形成和tau聚集。

#### 3.2 TDP-43与tau的相互作用

tau是一种微管结合蛋白，其功能是促进微管组装并稳定微管结构。微管为神经元内各种分子的运输提供框架。tau蛋白主要在神经元的轴突中表达，而在树突、细胞体和胶质细胞中的表达水平较低。其N端区域（如Ser46、Thr123、Ser198、Ser199、Ser202、Ser208、Ser210、Thr212、Ser214、Thr217、Thr231和Ser235）以及C端区域（如Ser262和Ser356）和重复区域（如Ser396、Ser400、Thr403、Ser404、Ser409、Ser412、Ser413和Ser422）包含许多磷酸化位点，这些位点由多种激酶和磷酸酶动态调控，以维持神经元的正常结构和功能。在病理条件下，磷酸酶和激酶之间的平衡被打破，导致tau蛋白的过度磷酸化。因此，tau蛋白从微管上解离，发生构象变化和错位，形成tau寡聚体、配对螺旋丝（PHFs）和神经纤维缠结（NFTs），这些结构在细胞体和树突中积累，最终损害神经元功能并导致神经元死亡。

在正常条件下，TDP-43主要定位于细胞核，而tau蛋白则主要定位于细胞质，因此在细胞稳态下它们之间不太可能有直接相互作用。然而，TDP-43可以穿梭到细胞质中执行其生理功能，而TDP-43的细胞质聚集是其病理过程的关键组成部分。尽管tau主要存在于细胞质中，但它也存在于细胞核中，可能在稳定异染色质方面发挥作用。最近的研究表明，tau聚集包括细胞核斑点的成分——这些结构包含蛋白质和RNA。在细胞核中，这可能涉及tau和TDP-43在DNA或RNA相关功能中的相互作用，包括mRNA剪接调控、细胞核斑点活性或核质转运。在细胞质中，TDP-43与动力蛋白激活蛋白相互作用，影响微管稳定性及运输，这为TDP-43与tau之间的直接相互作用提供了证据。在果蝇模型中，TDP-43和tau表现出协同效应，导致病理tau的增加、神经功能障碍和神经退行性病变。在APP/PSEN1小鼠中，TDP-43的过表达加剧了异常的tau聚集，表明TDP-43参与了神经纤维缠结的形成。病理性的TDP-43促进tau聚集和过度磷酸化，其中TDP-43的C端结构域是与tau协同作用的关键区域，同时也是调控tau mRNA稳定性的关键区域。TDP-43和tau的病理共同作用不仅加重了tau病理，还导致了随之而来的神经毒性。因此，阐明TDP-43与tau之间的关系对于理解并最终治疗AD至关重要。

#### 3.3 TDP-43调控tau mRNA的替代剪接和磷酸化

在动物模型中，病理性的TDP-43可以调控tau的异常聚集，导致神经元功能障碍、病理性tau蛋白积累和神经退行性病变。TDP-43调控tau聚集的主要机制如下：一方面，生理性的TDP-43通过促进tau mRNA的不稳定性来抑制其表达。研究显示，TDP-43通过结合tau mRNA 3’-非翻译区（3’-UTR）中的两个（UG）n元件，从而促进tau mRNA的不稳定性。然而，TDP-43的C端区域和RRM2是促进tau mRNA不稳定性的重要区域；如果这些区域缺失，其对tau mRNA的调控功能就会丧失。因此，TDP-43功能的丧失、生理性的TDP-43减少和病理性的TDP-43增加（如突变体TDP-43、TDP-43寡聚体、截断的TDP-43和细胞质中聚集的TDP-43）可以减少tau mRNA的不稳定性，导致tau表达增加，从而促进AD患者大脑中的tau积累。另一方面，细胞和小鼠模型中的研究表明，TDP-43调控tau mRNA的剪接，改变具有不同重复序列的tau异构体的比例。在正常的成人脑中，tau前mRNA通过替代剪接产生六个tau异构体。其中，外显子10编码第二个微管结合重复结构域，其选择性剪接产生具有三个或四个微管结合重复结构域的tau异构体，分别称为3R-tau和4R-tau。在成人人类脑中，3R-tau和4R-tau的表达水平大致相等。与3R-tau相比，4R-tau对微管的结合亲和力更高，使其更容易结合微管并促进微管组装。TDP-43可以直接结合并调控多种前mRNA，包括tau mRNA，从而改变与神经退行性疾病相关的tau异构体比例。此外，CK1ε可以磷酸化TDP-43的Ser403/404和Ser409/410位点，这些位点在AD患者大脑中对TDP-43病理至关重要。AD大脑中CK1ε的增加可能磷酸化TDP-43，促进其细胞质聚集和核内TDP-43的减少。这会减少核内TDP-43对tau mRNA处理的调控能力，导致总tau增加，3R-tau增加，以及tau病理的发展。因此，CK1ε可能通过TDP-43在tau mRNA处理中的功能受损，将TDP-43与AD中的tau病理性联系起来。此外，TDP-43还可以通过与GSK3β的相互作用促进tau的过度磷酸化。核内TDP-43的缺失会导致微管结合激酶3（MARK3）转录本和蛋白水平的增加，从而促进神经元tau在Ser262位点的过度磷酸化。虽然TDP-43和tau协同促进病理，但它们的相互作用的精确机制仍需进一步研究。理解这些相互作用可能为AD患者提供新的治疗策略。

#### 3.4 TDP-43与线粒体功能障碍

近年来的研究表明，病理性的TDP-43可能是影响AD易感性和抗性的因素之一。尽管病理性的TDP-43的神经毒性尚未完全阐明，但其在线粒体内外的存在，以及其在线粒体形态、运输和功能中的调控作用，表明病理性的TDP-43与AD中的线粒体功能障碍之间存在联系。这种分子机制的基础仍需进一步研究，这为AD的治疗提供了新的线索。

TDP-43如何作用于线粒体？TDP-43通过其NTD中的M1（35-41 aa）序列、RRM中的M3（146-150 aa）序列和CTD中的M5（294-300 aa）序列被靶向到线粒体中。M1、M3和M5是TDP-43基因序列中富含疏水性氨基酸的三个线粒体定位结构域。其中，M1序列介导TDP-43定位到线粒体基质。当TDP-43发生异常剪接并缺乏M1序列时，它会被限制在细胞质线粒体膜间隙，无法进入基质，从而干扰线粒体电子传递链和能量代谢，并导致线粒体渗透性转换孔（mPTP）的开放、线粒体DNA损伤和线粒体蛋白输入的受损。在非病理条件下，TDP-43可以结合微小RNA（miRNAs）并调控线粒体mRNA的表达。TDP-43还可以稳定电子传递链中的蛋白质，介导RNA运输，并稳定线粒体核糖体RNA多顺反子转录本，以维持线粒体稳态。相反，病理性的TDP-43会破坏多种线粒体过程，包括线粒体裂变和融合动力学、线粒体运输、生物能学和线粒体质量控制，从而干扰线粒体稳态——这是神经元存活的重要因素。因此，TDP-43如何破坏线粒体稳态，导致线粒体功能障碍，并最终引发神经元损伤？

#### 3.5 TDP-43影响线粒体融合和裂变

在不同的代谢条件下，线粒体需要维持其形态以产生三磷酸腺苷（ATP）。裂变和融合是维持线粒体形态的两个关键过程。线粒体通过mitofusin 1（MFN1）和mitofusin 2（MFN2）介导外膜融合，而optic atrophy 1（OPA1）则促进内膜融合。相反，线粒体裂变可以将去极化的线粒体分离，裂变的激活导致dynamin-related protein 1（DRP1）在细胞质线粒体膜（OMM）上的寡聚化，从而引起线粒体碎片化。在TDP-43 A315T小鼠的实时线粒体成像研究中，观察到在疾病发作前存在异常的逆行线粒体运输，随后在疾病后期阶段出现顺行线粒体运输缺陷和线粒体形态异常。在这些小鼠中，观察到MFN1表达减少，同时DRP1和FIS1表达增加。在含有细胞质TDP-43聚集的神经元中，观察到轴突中的显著线粒体碎片化，其裂变程度高于融合。在表达TDP-43 Q331K的初级神经元中，DRP1发生去磷酸化，导致线粒体动力学变化和神经元毒性。此外，TDP-43向细胞质或线粒体的错位会增加线粒体裂变的程度。因此，TDP-43可以通过增强线粒体裂变促进线粒体稳态的破坏，从而导致线粒体功能障碍。

#### 3.6 TDP-43调控线粒体自噬

线粒体自噬是AD的一个致病机制，其中PTEN诱导的激酶1（PINK1）/E3泛素连接酶（Parkin）线粒体自噬途径是其中的经典途径之一。PINK1/Parkin介导的线粒体自噬机制降解功能失调的线粒体。在正常情况下，PINK1和Parkin在神经元中起作用，通过线粒体自噬消除受损的线粒体。PINK1是一种细胞质激酶，通过线粒体外膜转运复合物（TOM复合物）进入线粒体基质，随后被内膜蛋白酶（PARL）切割成一种不活跃的形式，释放到细胞质中并被蛋白酶体降解。Parkin是一种E3泛素连接酶，与PINK1协同参与线粒体降解，通过诱导线粒体自噬。当线粒体受损时，PINK1无法进入基质，而是结合到和被磷酸化在细胞质线粒体膜（OMM）上，形成一种活跃的形式，招募Parkin到受损线粒体的OMM上。PINK1磷酸化Parkin的Ser65位点，解除其自身抑制构象并激活其E3泛素连接酶活性。这会促进外膜蛋白N端赖氨酸残基的泛素化，形成泛素链，标记受损线粒体以供自噬体识别和降解。研究显示，TDP-43的过表达会影响PINK1/Parkin自噬途径。TDP-43的增加会导致细胞质中PINK1片段的积累，并减少蛋白酶体功能。在含有TDP-43聚集的神经元中，细胞质中的Parkin mRNA水平下降，导致线粒体泛素化不足，自噬受体招募受损，以及受损线粒体的清除效率降低。TDP-43的积累会导致线粒体膜电位下降和氧化应激，进一步激活PINK1/Parkin途径。然而，慢性激活或功能失调的PINK1/Parkin会加剧线粒体损伤，形成一个恶性循环，破坏线粒体稳态和蛋白稳态，从而加速神经元死亡。

#### 3.7 TDP-43影响氧化磷酸化（OXPHOS）

TDP-43的过表达也会导致氧化应激增加和三羧酸循环（TCA）中间产物如琥珀酸和柠檬酸的减少，从而引起线粒体功能障碍。此外，TDP-43可以减少线粒体氧化呼吸链复合物I和IV的活性，降低线粒体膜电位，并减少线粒体ATP的产生。当突变体TDP-43定位到线粒体时，它会结合编码线粒体复合物I的基因，并特异性损害其组装和功能，导致异常的线粒体氧化磷酸化。当突变体TDP-43定位到线粒体时，它会与复合物I的蛋白质ND3和ND6相互作用，诱导复合物I的解聚，并触发线粒体DNA释放和神经炎症。抑制这种相互作用可以防止TDP-43诱导的神经元死亡。此外，TDP-43会增加活性氧（ROS）的生成，而ROS的过度积累会损害线粒体。吴颖等人在细胞模型和转基因果蝇模型中发现，TDP-43进入线粒体并激活线粒体未折叠蛋白反应（UPRmt）。UPRmt相关线粒体蛋白酶LonP1的下调会增加线粒体中的TDP-43水平，并加剧TDP-43诱导的线粒体损伤和神经退行性病变。在吴颖小组的最新研究中，TDP-43的过表达显著增加了异常线粒体的比例，特别是线粒体嵴肿胀的线粒体。线粒体嵴的形态对于呼吸链超复合物的组装和稳定性至关重要，直接影响线粒体功能，导致线粒体功能障碍和进一步的ROS生成。因此，TDP-43的过表达会导致异常线粒体聚集、正常线粒体功能的丧失和进行性的神经元损伤。这项研究还表明，FUNDC1通过增强TDP-43与TOM70的相互作用，以及DNAJA2与TOM70的相互作用，促进TDP-43的线粒体转移。抑制FUNDC1的表达会减少TDP-43的线粒体定位，从而减轻TDP-43诱导的线粒体损伤。因此，突变体TDP-43通过增强线粒体定位损害线粒体动力学，导致线粒体功能障碍。此外，抑制TDP-43的线粒体定位可以阻止TDP-43诱导的线粒体功能障碍，这表明去除异常聚集的TDP-43、抑制病理TDP-43的线粒体定位、清除功能失调或受损的线粒体，并恢复TDP-43与线粒体的相互作用可能是治疗神经退行性疾病的有效策略。

### 4. TDP-43与神经炎症的相互作用

#### 4.1 TDP-43与小胶质细胞

小胶质细胞是中枢神经系统（CNS）的主要免疫细胞，在维持稳态和神经退行性疾病（如AD）相关的神经炎症中起着关键作用。在AD的早期阶段，小胶质细胞的激活有助于清除Aβ等病理物质，但慢性小胶质细胞激活会导致神经炎症反应失调，引起神经元损伤、突触功能障碍、Aβ产生增加和神经毒性。关于TDP-43过表达或由创伤性脑损伤（TBI）诱导的异常TDP-43聚集的研究表明，TDP-43可以激活小胶质细胞和星形胶质细胞，释放促炎因子，并招募免疫细胞。在APP转基因小鼠中，注射TDP-43病毒显著增加了脑中白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的水平，同时促进Aβ斑块负担和小胶质细胞增殖。Aβ寡聚体也可以通过Toll样受体（TLRs）激活小胶质细胞，诱导TDP-43从细胞核向细胞质的转移，并促进其磷酸化和聚集。在AD患者的脑组织样本中，TDP-43与Aβ斑块周围的炎症区域高度共定位，这表明两者之间存在由炎症介导的正反馈循环。此外，异常TDP-43聚集可以激活核因子κB（NF-κB）信号通路，促进胶质细胞中促炎因子的释放，从而导致神经炎症。因此，小胶质细胞的激活和相关的炎症反应在TDP-43相关的神经退行性疾病中起着关键作用。

#### 4.2 TDP-43与星形胶质细胞

星形胶质细胞是CNS中丰富的、异质的稳态细胞，为神经元提供代谢和物理支持。当CNS受损时，星形胶质细胞会发生形态学、生化、转录和功能上的转变，这些转变被称为星形胶质细胞反应或星形胶质细胞反应性。研究表明，这些反应性星形胶质细胞与炎症性神经退行性疾病的进展有关。TDP-43在星形胶质细胞中的病理变化可以触发神经退行性病变。当TDP-43在星形胶质细胞中过表达时，TDP-43通过调控蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）促进炎症反应，从而诱导神经退行性病变。PTP1B可以激活NF-κB通路来调控炎症反应，并伴随星形胶质细胞中NF-κB亚基p65的磷酸化增加。这会增加白细胞介素-1β（IL-1β）、TNF-α和IL-6的分泌，并促进星形胶质细胞和小胶质细胞的增殖。敲除TDP-43在初级大鼠星形胶质细胞中的表达会导致细胞内非编码重复元件转录物和双链RNA（dsRNA）的积累，这会进一步导致促炎基因和蛋白（如CD44、LCN2、FKBP5和PAI-1）的高表达，促使星形胶质细胞采用反应性/促炎状态，激活先天免疫信号通路，并引发神经炎症。因此，TDP-43功能的丧失或其毒性增加不仅会导致神经毒性本身，还会通过激活星形胶质细胞引发慢性神经炎症，从而加剧神经退行性病变。

### 5. TDP-43与APOE的相互作用机制

载脂蛋白E（apoE）是一种34 kDa的糖蛋白，由299个氨基酸组成，存在于CNS和周围组织中。在周围组织中，apoE主要由肝细胞产生，而在CNS中，大部分apoE来源于星形胶质细胞、小胶质细胞、血管细胞和脉络丛。在CNS中，apoE是主要的脂质转运蛋白，是晚发性AD最强的遗传风险调节因子。人类apoE基因有三个等位基因，分别是ε2（APOE2）、ε3（APOE3）和ε4（APOE4），其中APOE2与晚发性AD风险降低相关，而APOE4则是该疾病的主要风险因素。APOE4独立增加大脑中TDP-43的负担，而Aβ和tau的积累则介导了APOE4携带者海马硬化风险的增加。研究显示，APOE4与TDP-43之间存在直接关联。APOE4等位基因与TDP-43病理的严重程度显著相关，携带APOE4的AD患者更可能发展TDP-43病理，并表现出更严重的认知障碍。因此，APOE4与TDP-43病理之间存在密切的相互作用机制，APOE4通过多种途径增加TDP-43的病理负担，从而加剧AD的病理过程。总之，TDP-43可以通过多种途径加剧神经病理和神经退行性病变。

### 6. 靶向TDP-43的治疗策略

目前，大多数AD的治疗策略主要集中在减少或清除Aβ的产生和tau蛋白的聚集。鉴于TDP-43在AD致病机制中的作用，它可能成为治疗AD的潜在靶点。基于TDP-43的致病机制，靶向治疗策略包括纠正其对蛋白质量控制系统的干扰、调控线粒体自噬、诱导RNA代谢紊乱、过度磷酸化、泛素化和乙酰化，以及破坏应激颗粒稳态。在AD神经元中，TDP-43以异常聚集的形式存在于细胞质中，并伴有核内TDP-43的减少。TDP-43的聚集和错位会加速AD神经病理、突触功能障碍、认知功能下降和神经退行性病变。因此，消除多余的TDP-43、减少异常TDP-43聚集、降低TDP-43水平、防止TDP-43错位、促进TDP-43核转移或调控TDP-43的产生是AD治疗的潜在靶点。

#### 6.1 靶向TDP-43的RNA剪切

在细胞稳态下，TDP-43主要定位于细胞核中。在细胞核中，TDP-43结合于GU丰富的前mRNA和其他核RNA，调控RNA处理，包括剪接调控。TDP-43还可以抑制隐性外显子、调控替代多聚腺苷酸化、抑制逆转录转座子、促进microRNA生物合成以及抑制双链RNA积累。在细胞质中，TDP-43主要调控mRNA的稳定性、运输、miRNA处理和翻译。病理性和功能丧失的TDP-43会导致RNA代谢紊乱，如替代剪接失调、转录抑制、非编码RNA失调、mRNA稳定性下降和异常的翻译后修饰。由于病理性的聚集，可溶性的TDP-43减少，某些mRNA无法保持稳定，因为它们无法结合到可溶性的TDP-43上。突变体TDP-43会导致异常的RNA剪接，移除与神经元功能相关的外显子，并生成错误的mRNA序列。因此，调节TDP-43基因表达或其在mRNA水平上的自我调控机制可以减少TDP-43的毒性。芬戈莫德已被证明可以降低TDP-43水平，挽救果蝇模型中的蛹死亡，并改善野生型和突变型TDP-43模型中的运动功能障碍。由于TDP-43与Aβ的相互作用，通过基因水平减少Aβ42的产生可以恢复TDP-43到正常水平。病理性的TDP-43还可以通过结合其他mRNA来减少其毒性。在TDP-43小鼠模型（rNLS8）中，通过脑室注射AAV9/与RNA结合蛋白rho鸟苷酸交换因子（NF242）的N端片段，可以改善生存率和运动表型，并减少神经炎症标志物。研究显示，通过AAV载体递送14-3-3θ蛋白与降解域（DD-θFX）融合，可以特异性结合突变型TDP-43，促进其降解，并恢复其核定位，从而改善ALS/FTD小鼠模型中的运动功能和神经病理。因此，通过具有高亲和力的TDP-43聚集物的蛋白片段以及竞争RNA滞留的机制来靶向TDP-43代表了一种新颖的治疗策略。TDP-43通过RNA结合调控剪接稳态，其功能障碍是神经退行性疾病的关键病理机制。针对RNA剪接的治疗策略在ALS/FTD中显示出希望，进一步探索其在AD中的应用，并结合多靶点干预，以应对涉及的复杂病理网络是必要的。

#### 6.2 靶向线粒体功能障碍

基于TDP-43在线粒体功能障碍中的致病机制，抑制TDP-43在线粒体中的定位以减少其对线粒体的损害，也是一种潜在有效的AD治疗方法。在过表达人类野生型或疾病相关TDP-43的小鼠中，TDP-43被发现与脑线粒体中的多种线粒体mRNA（mt-mRNA）相互作用，包括编码复合物I亚基NADH-泛醌氧化还原酶链3、5和6（ND3、ND5、ND6）、复合物IV的两个亚基（COXI、COXIII）、复合物III的亚基（细胞色素b、CYTB）和ATP合成酶亚基6（A6）的mRNA。TDP-43的过表达会直接损害线粒体mRNA与ND3和ND6转录物的结合，显著减少ND3和ND6的水平。这会导致复合物I的解聚和功能障碍，降低线粒体膜电位，减少氧气消耗率和ATP水平，并伴随线粒体碎片化。使用选择性抑制剂PM1来阻断TDP-43的线粒体定位可以增加ND3和ND6的表达，并恢复线粒体功能。在APP转基因模型小鼠的实验中，PM1有效缓解了AD相关的神经退行性和记忆丧失。PM1还可以显著缓解线粒体异常、小胶质细胞增殖和甚至神经元损失。此外，PM1改善了12个月龄的5×FAD小鼠的认知和运动功能，并防止了6个月龄的5×FAD小鼠出现轻度认知障碍。这些发现表明，与线粒体相关的TDP-43参与了AD的发病机制。Mfn2的共表达可以消除由突变型TDP-43引起的线粒体形态异常和功能障碍。SBT-272对由突变型TDP-43引起的神经退行性疾病有显著影响，特别是在线粒体水平上，通过帮助恢复线粒体膜电位的完整性和稳定性以及改善线粒体轴突运输来实现。二甲氧基姜黄素（DMC）可以通过增加线粒体复合物I的活性和恢复突变型TDP-43转染细胞中的线粒体膜电位来改善异常的线粒体。在表达TDP-43 M337V的TDP-43小鼠的初级神经元中，过表达MFN2可以修复融合和随后的运输缺陷，而抑制TDP-43的线粒体定位通常可以改善线粒体功能并可能恢复线粒体动力学到稳态。因此，能够抑制TDP-43线粒体定位的抑制剂可能是治疗AD的宝贵药物，这进一步支持了靶向TDP-43的线粒体定位作为另一种潜在有效的治疗策略。

#### 6.3 靶向TDP-43的翻译后修饰

通过关注TDP-43的异常翻译后修饰，可以识别潜在的治疗靶点。TDP-43的过度磷酸化、乙酰化、泛素化和异常切割都会对神经元细胞产生毒性作用。在正常情况下，磷酸化有助于蛋白质的泛素标记。一方面，泛素标记的蛋白质通过泛素结合穿梭蛋白（UBQLN2）与蛋白酶体连接，进行蛋白酶体降解。另一方面，泛素标记的蛋白质会招募自噬受体，如P62、optineurin（OPTN）、核点蛋白52（NDP52）和Tax1结合蛋白1（TAX1BP1）。这些受体可以结合泛素和自噬相关蛋白8（ATG8）和微管相关蛋白轻链3（LC3s），从而连接到溶酶体以实现蛋白降解。

首先，TDP-43的过度磷酸化会损害其泛素标记能力，防止其通过蛋白酶体降解，并导致细胞内TDP-43的聚集增加。TDP-43的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上的多个磷酸化位点，如Ser403、Ser404、Ser409和Ser410位点，已经被识别并广泛研究。其中，TDP-43的S409/S410磷酸化与体内的异常寡聚化和前纤维形成有关。TDP-43的过度磷酸化还会破坏其NLS和NES之间的平衡，导致其从细胞核向细胞质的异常转运，从而在细胞质中聚集。CK1可以在体外和体内磷酸化TDP-43。CK1抑制剂已被证明可以减少TDP-43的磷酸化和毒性，在多种模型中，包括永生哺乳动物细胞系、果蝇和小鼠神经元中都有效。例如，CK-1δ抑制剂（IGS-2.7和IGS-3.27）通过防止TDP-43的磷酸化、其核质转运以及CDK6/pRb级联反应的过度激活，正常化PGRN缺陷淋巴细胞的增殖活性。因此，CK-1δ抑制剂在诱导TDP-43磷酸化的神经元细胞模型中表现出神经保护作用。此外，细胞周期蛋白7（CDC7）抑制剂可以有效减少TDP-43的磷酸化水平，在表达人类TDP-43的果蝇模型中也显示出效果。其他抑制剂，包括针对蛋白酪氨酸激酶2（PTK2）、tau微管激酶1和2（TTBK1/TTBK2）、丝氨酸/苏氨酸激酶（MAP4K）、丝氨酸/苏氨酸激酶（MAP2K）、c-Jun N端激酶（JNKs）和双链RNA激活蛋白激酶（PKR）的抑制剂，可以减少TDP-43的磷酸化。一些小分子抑制剂，如PHA767491，已被证明可以显著减少TDP-43的磷酸化水平，并有效缓解TDP-43相关的神经退行性病变。

其次，