Molecular Neurodegeneration：阿尔茨海默病患者肝素富集的血浆蛋白质组显著改变

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种与β-淀粉样蛋白斑块和tau蛋白神经纤维缠结积累相关的神经退行性疾病。越来越多的证据表明，这两种病理仅占AD复杂生物学的一小部分。近年来，研究人员通过大规模蛋白质组学分析，揭示了AD与多种生物机制之间的联系，尤其是涉及免疫、血管、代谢和细胞外基质（ECM）功能的异常。这些研究揭示了脑和体液中的蛋白质变化，为早期检测提供了可能性。本研究旨在通过肝素亲和层析技术，富集阿尔茨海默病患者血浆中的肝素结合蛋白（HBPs），并探讨这些蛋白质在AD病理中的作用。

本研究利用肝素亲和层析结合串联质量标记（TMT）质谱技术，对62例AD患者和47例对照的血浆样本进行了蛋白质富集和分析。研究人员首先采用肝素亲和层析从血浆样本中富集HBPs，然后通过高pH离线分级和串联质谱（TMT-MS）对蛋白质进行分离和定量。最后，研究将这些蛋白质组数据与患者的脑脊液（CSF）Aβ、tau和pTau181等生物标志物进行相关性分析，并通过脑蛋白质共表达网络评估这些蛋白质与AD脑病理生理学的重叠。

研究总共在109份样本中检测到2865种蛋白质，涵盖了10个数量级的丰度范围。肝素亲和层析成功富集了已知的肝素结合蛋白（如APOE和凝血酶），并显著减少了白蛋白等高丰度蛋白质的含量。研究发现，AD患者的血浆中一些与脑中Aβ沉积相关的基质模块蛋白，如SMOC1、SPON1、MDK和APOE4等显著升高。此外，肝素富集的蛋白质与传统AD脑脊液生物标志物（Aβ、tau和pTau）具有显著相关性。进一步分析显示，一组五种血浆蛋白可以将AD患者与对照组区分开来，其分类性能的曲线下面积（AUC）为0.85。当将这五种蛋白与pTau181结合时，AUC从0.93增加到0.98，显著提高了单独使用pTau181的分类性能，表明肝素富集的血浆蛋白质捕捉了额外的认知痴呆变异。

图1. 肝素富集的血浆蛋白质组分析流程图

本研究首次展示了肝素亲和层析技术在阿尔茨海默病患者血浆蛋白质分析中的应用，成功富集了多种与阿尔茨海默病相关的低丰度蛋白质。这些蛋白质不仅在血浆中表现出显著的丰度变化，还与脑中相应的蛋白质变化保持一致。特别是，与脑中Aβ斑块密切相关的基质模块蛋白在AD患者血浆中的升高，进一步表明这些蛋白质可能在AD的病理进程中发挥重要作用。此外，本研究发现，结合多种血浆蛋白标志物可以显著提高AD患者的分类准确性，超过了单独使用pTau181的效果。这一发现为未来开发基于血浆蛋白质组的AD早期诊断和预测模型提供了新的思路。

尽管如此，本研究也存在一些局限性。首先，虽然肝素亲和层析有效富集了HBPs，但这一技术的广泛应用还需要更多研究验证其在不同AD亚型和不同人群中的适用性。此外，本研究没有深入探讨肝素结合蛋白在AD病理中的具体作用机制，这需要在未来研究中进一步探索。

图2.肝素富集血浆蛋白质组在老年痴呆症中发生显著变化

本研究通过肝素亲和层析技术显著扩展了AD患者血浆蛋白质组的覆盖范围，发现了多种与脑中Aβ沉积和tau病理相关的蛋白质，并证实这些蛋白质在血浆和脑中的变化具有高度一致性。结合多种血浆蛋白标志物显著提高了AD诊断的分类性能，为未来开发新的AD诊断方法提供了重要参考。

文献出处：

Guo Q, Ping L, Dammer EB, et al. Heparin-enriched plasma proteome is significantly altered in Alzheimer’s disease. Mol Neurodegener. 2024; 19:67. DOI:10.1186/s13024-024-00757-1.