基于血管肽素-2的动态监测早期阿尔茨海默病进展的研究

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目的:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种以进行性痴呆为主要临床表现的、多种因素共同导致的神经退行性疾病,其病理表现主要为Aβ异常聚积形成的老年斑(SPs)沉积及Tau蛋白异常磷酸化导致的神经原纤维缠结。在出现经典的进行性痴呆的临床症状前,患者具有长达几十年的Aβ蛋白沉积病史。抗AD药物开发的历史一直受到中后期临床试验失败的干扰,其原因在于在抗Aβ药物三期临床时所入组的中后期AD患者脑内的颅脑损伤已不可逆。因此,发展可靠的、可动态检测Aβ淀粉样蛋白技术对于诊断、监测临床前期AD患者Aβ沉积的进展及改善患者的预后至关重要。方法:(1)体外试管实验:在p H=7.0下制备了不同浓度的血管肽素-2(Angiopep-2,ANG),进行体外试管模型试验。采集其在不同浓度、不同饱和能量及不同饱和时间下的Z谱,探索其CEST效应随不同因素改变的变化规律及最佳扫描参数。此外,取一定量的ANG,将之与异硫氰酸荧光素(FITC)结合形成FITC-ANG,探究其与Aβ1-42的体外亲和力。(2)体内动物实验:购买一定数目的AD转基因鼠及具有同源基因的C57鼠(每组n=8),通过鼠尾静脉缓慢注射一定量的ANG(实验组)、PBS(对照组)探究其动态监测AD的可能性。(3)免疫组化染色:MRI实验后,所有小鼠均被处死、取脑去做抗Aβ免疫组化染色(IHC-P),验证Aβ实际沉积情况。(4)行为学实验:在MRI实验前(目的:减少实验干扰),对AD小鼠进行水迷宫实验,监测其行为学参数出现异常的时间。(5)数据分析:得到上述结果后,用MATLAB 2021a对所得CEST图像进行后处理;用Image J对所得到IHC-P图像进行实际Aβ负荷评估;用Graph Pad prism 8对收集到的所有数据进行统计分析。结果:体外试管实验结果表明血管肽素-2不仅具有良好的CEST效应,还在荧光结合实验中表现对Aβ较高的亲和力。在体内实验时,基于血管肽素-2的CEST MRI效应,最早可以在AD小鼠6月龄时诊断AD(经病理证实此月龄时Aβ刚开始在脑内沉积),并可以动态监测随月龄增长而增加的Aβ沉积情况。此外,行为学实验证实AD小鼠在12月龄时发生空间学习能力受损(代表AD患者的轻度认知障碍阶段)。结论:本研究的创新性在于首次应用CEST-MRI动态监测AD双转基因小鼠从Aβ开始出现沉积到大量沉积导致的行为学改变的整个过程。这些结果表明,血管肽素-2具有非凡的临床转化潜力,可为极早期AD的诊断、动态和无害化的监测提供一种具有特异性的影像学标志物。
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