TEMPOL减轻了由P301S-tau引起的tau蛋白病理变化和认知缺陷

《Neuroscience Informatics》：TEMPOL alleviated tau pathology and cognitive deficits induced by P301S-tau

TEMPOL通过抑制tau蛋白磷酸化及改善炎症和突触功能，显著缓解P301S-tau小鼠的认知缺陷，其作用机制涉及自噬相关通路及121个蛋白的表达调控。

　　

Xiao Li|刘瑞娟|何叶|杨喜飞|李婷|冯燕

中国武汉市第一医院病理科

摘要

阿尔茨海默病（AD）是影响老年人的最常见的神经退行性疾病。然而，目前临床实践中仍缺乏治愈性治疗策略。在本研究中，我们探讨了作为自由基清除剂的TEMPOL是否能够预防P301S-tau小鼠的记忆缺陷。研究发现，TEMPOL处理显著改善了由P301S-tau引起的学习和记忆障碍。TEMPOL表现出抑制tau蛋白表达及其磷酸化水平的强大能力。P301S-tau引起的炎症反应和突触缺陷也通过TEMPOL治疗得到了明显改善。此外，蛋白质组学分析显示，TEMPOL处理后有121种蛋白质的表达发生了改变，这些蛋白质主要参与免疫系统过程、先天免疫反应、炎症反应、自噬体组装和溶酶体组织等。综上所述，TEMPOL在P301S-tau相关的认知障碍中发挥了关键作用。这些发现表明，TEMPOL作为一种多靶点治疗剂，在调节阿尔茨海默病的发病机制相关通路方面具有潜力。

引言

阿尔茨海默病（AD）是全球范围内导致痴呆症和最常见的神经退行性疾病的病因，由于其致命性、经济负担和社会影响日益严重，已成为21世纪最紧迫的公共卫生挑战之一[1,2]。

过度磷酸化的tau蛋白聚集物和Aβ淀粉样蛋白的沉积是AD的两个标志性病理特征，临床表现为认知障碍[3]。尽管Aβ免疫疗法在延缓阿尔茨海默病进展方面显示出潜力，但观察到的临床益处仍然有限[4]。由tau蛋白聚集形成的神经纤维缠结与AD中的神经元代谢减缓和退化密切相关，这表明tau蛋白可能是一个有前景的治疗靶点[5]。已经提出了多种作用机制，包括减少tau蛋白的产生和清除病理性的tau蛋白[6]。然而，迄今为止，尚无针对tau蛋白的阿尔茨海默病疗法显示出明确的临床疗效[7]。

TEMPOL（4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物）是一种稳定的自由基清除剂[8]。研究表明，TEMPOL处理可以减轻帕金森病小鼠模型的帕金森综合征症状[9]。此外，TEMPOL处理还减缓了转基因SOD1^G93A大鼠模型的疾病进展[10]。TEMPOL还改善了16个月大的APP转基因小鼠的脑血管功能和AD神经病理学指标[11]。而且，TEMPOL处理能够缓解SH-SY5Y细胞中β-淀粉样蛋白引起的细胞毒性[12]。然而，TEMPOL对tau蛋白病理的影响尚不清楚。

在本研究中，我们探讨了TEMPOL对P301S-tau小鼠的学习和记忆、突触蛋白、炎症反应以及蛋白质表达谱的影响。

实验方法

动物与立体定向注射手术

本研究中使用的2个月大的C57BL/6雄性小鼠，体重为25–30克，购自武汉硕莱宝生物科技有限公司。所有动物实验均获得了同济医学院伦理委员会的批准。2个月大的小鼠分别被注射AAV-Syn-EGFP-3 × Flag-Vector（1.12 × 10¹³ vg/mL）或AAV-Syn-EGFP-3 × Flag-P301S-tau（1.32 × 10¹² vg/mL）病毒。立体定向注射在海马CA3区域进行，坐标为：±2.5毫米

TEMPOL改善P301S-tau小鼠的认知缺陷

为了研究TEMPOL在P301S-tau小鼠中的预防效果，在病毒感染两周后，对2个月大的小鼠进行为期一个月的腹腔注射TEMPOL，随后进行认知测试（图1A）。我们发现，过表达P301S-tau的小鼠探索新物体的时间比野生型小鼠更短（图1B）。然而，在新物体识别测试中，TEMPOL处理显著增加了P301S-tau小鼠探索新物体的时间

讨论

在本研究中，我们发现TEMPOL通过多种机制改善了P301S-tau小鼠的学习和记忆障碍，包括降低tau蛋白及其磷酸化水平、增加与突触相关的蛋白质表达以及减少炎症因子的mRNA水平。维恩图显示，TEMPOL处理改变了P301S-tau小鼠海马区121种蛋白质的表达。这些改变的蛋白质主要参与免疫系统过程

作者贡献声明

肖丽：研究、资金获取、数据管理。刘瑞娟：方法学设计、数据管理。何叶：数据可视化。杨喜飞：撰写、审稿与编辑。李婷：撰写、审稿与编辑、项目协调。冯燕：

资助

本研究得到了武汉市第一医院杰出博士项目及湖北省中医药管理局（ZY2025M047）对肖丽的资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢熊博成在蛋白质组学样本处理和数据分析方面的协助。