学术背景

额颞叶痴呆（Frontotemporal Dementia, FTD）是一组进行性神经退行性疾病，主要表现为行为改变、语言障碍或运动功能障碍。尽管FTD的发病率低于阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD），但它仍是早发性痴呆的主要原因之一。FTD的分子基础复杂，大多数病例可归因于额颞叶变性（Frontotemporal Lobar Degeneration, FTLD）病理，主要表现为Tau蛋白、TDP-43蛋白或FET蛋白的细胞包涵体。与AD不同，约三分之一的FTD病例具有遗传性，最常见的突变发生在GRN、C9orf72和MAPT三个基因上。这些基因突变分别导致TDP-43蛋白病和Tau蛋白病。

目前，FTD的诊断和治疗面临挑战，尤其是在缺乏特定生物标志物的情况下。因此，寻找与FTD相关的脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）蛋白质标记物成为研究的重点。通过蛋白质组学分析，可以揭示不同遗传型FTD的病理机制，并为诊断和预后提供新的生物标志物。

论文来源

该研究由Aitana Sogorb-Esteve、Sophia Weiner、Joel Simrén等多位研究者共同完成，涉及多个研究机构，包括英国伦敦大学学院、瑞典哥德堡大学、荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯医学中心等。论文于2025年2月5日发表在Science Translational Medicine期刊上，标题为《Proteomic analysis reveals distinct cerebrospinal fluid signatures across genetic frontotemporal dementia subtypes》。

研究流程

1. 研究对象与样本收集

研究使用了来自Genetic FTD Initiative (GENFI)队列的238份CSF样本，包括107名无症状突变携带者（44名C9orf72、38名GRN、25名MAPT）、55名有症状突变携带者（27名C9orf72、17名GRN、11名MAPT）以及76名无突变对照者。所有样本均通过腰椎穿刺收集，并在2小时内进行离心处理，去除不溶物和细胞。上清液分装后储存于-80°C。

2. 样本处理与蛋白质组学分析

样本处理包括以下步骤： - 还原与烷基化：使用三（2-羧乙基）膦（TCEP）和二硫苏糖醇（DTT）还原蛋白质，并用碘乙酰胺进行烷基化。 - 酶解消化：使用胰蛋白酶对蛋白质进行消化，生成多肽。 - TMT标记：使用18重串联质谱标记（TMTpro）对多肽进行标记，并将样本分为多个18重标记组。 - 液相色谱分离：通过高pH反相高效液相色谱（HPLC）对多肽进行分离，减少样本复杂度。 - 质谱分析：使用高分辨率质谱仪（Orbitrap Fusion Lumos）对多肽进行质谱分析，检测多肽的相对丰度。

3. 数据分析

数据分析采用以下方法： - 差异蛋白质丰度分析：使用线性回归模型比较不同组别间的蛋白质丰度差异，调整年龄和性别作为协变量，并通过Benjamini-Hochberg方法校正多重检验。 - 基因共表达网络分析：使用加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别与病理相关的蛋白质模块，并通过基因本体（GO）注释确定模块的生物学功能。 - 临床参数相关性分析：将蛋白质模块的特征值与临床参数（如血浆NFL、FTLD-CDR-SOB评分、脑体积等）进行相关性分析，评估其预后价值。

主要结果

1. 不同遗传型FTD的蛋白质组差异

研究发现了不同遗传型FTD患者的CSF蛋白质组存在显著差异。在有症状突变携带者中，MAPT、GRN和C9orf72突变携带者分别有58、138和385种蛋白质的丰度显著改变。这些蛋白质主要涉及神经元损伤、胶质细胞反应和突触功能。

2. 与阿尔茨海默病的比较

研究还将FTD的蛋白质组数据与AD的蛋白质组数据进行了比较。发现YWHAG、NPTXR、FABP3等蛋白质在FTD和AD中均显著改变，表明这两种疾病在神经退行性和神经炎症过程中存在共同的下游病理特征。

3. 无症状突变携带者的蛋白质组变化

研究发现，一些蛋白质的丰度在无症状突变携带者中已经发生改变。例如，CALB2、HK1和PGK1在无症状C9orf72携带者中显著升高，提示这些蛋白质可能与C9orf72相关的代谢紊乱有关。

4. 蛋白质网络分析

通过WGCNA，研究识别了多个与FTD病理相关的蛋白质模块，包括“核心标记物”、“突触”、“溶酶体”等模块。其中，“核心标记物”模块与疾病严重程度和认知衰退显著相关，而“突触”模块的丰度降低与认知功能下降相关。

结论

该研究揭示了遗传型FTD患者的CSF蛋白质组特征，提供了对疾病病理机制的深入理解。研究发现，不同遗传型FTD的蛋白质组变化存在共同点和差异，这些变化在无症状阶段已经显现。研究还识别了与C9orf72、GRN和MAPT突变相关的特异性蛋白质，为FTD的诊断和预后提供了潜在的生物标志物。此外，研究还发现FTD与AD在神经退行性和神经炎症过程中存在共同的蛋白质组变化，提示两种疾病在某些病理机制上具有相似性。

研究亮点

1. 全面的蛋白质组分析：研究采用了非靶向质谱技术，系统分析了遗传型FTD患者的CSF蛋白质组，揭示了不同遗传型FTD的蛋白质组特征。
2. 早期病理标志物的发现：研究发现，一些蛋白质的丰度在无症状突变携带者中已经发生变化，为FTD的早期诊断提供了潜在标志物。
3. 与AD的对比研究：研究还将FTD的蛋白质组数据与AD进行了对比，发现两种疾病在神经退行性和神经炎症过程中存在共同的蛋白质组变化。
4. 蛋白质网络分析的应用：通过WGCNA，研究识别了与FTD病理相关的蛋白质模块，并评估了这些模块与临床参数的相关性，为FTD的诊断和预后提供了新的视角。

总结

该研究通过全面的蛋白质组分析，揭示了遗传型FTD的CSF蛋白质组特征，发现了与不同遗传型FTD相关的特异性蛋白质，并提出了潜在的诊断和预后生物标志物。研究结果不仅为理解FTD的病理机制提供了新的视角，还为FTD的早期诊断和治疗提供了重要的科学依据。