פולשטענדיק פּראָטעאָמיקס ריווילז מאַרך-באזירט סערעבראָספּינאַל פליסיק ביאָמאַרקערס אין אַסימפּטאָמאַטיק און סימפּטאַמאַטיק אַלזשעימער ס קרענק

אַלזשעימער ס קרענק (אַד) פעלן פּראָטעין בייאָומאַרקערז וואָס פאַרטראַכטנ זיך די קייפל אַנדערלייינג פּאַטהאָפיסיאָלאָגי, וואָס שטערן די פּראָגרעס פון דיאַגנאָסיס און באַהאַנדלונג. דאָ, מיר נוצן פולשטענדיק פּראָטעאָמיקס צו ידענטיפיצירן סערעבראָספּינאַל פליסיק (CSF) ביאָמאַרקערס וואָס פאָרשטעלן אַ ברייט קייט פון אַד פּאַטהאָפיסיאָלאָגי. מולטיפּלעקס מאַסע ספּעקטראָמעטרי יידענאַפייד בעערעך 3,500 און בעערעך 12,000 פּראָטעינס אין AD CSF און די מאַרך, ריספּעקטיוולי. די נעץ אַנאַליסיס פון די מאַרך פּראָטעאָמע ריזאַלווד 44 בייאָודייווערסאַטי מאַדזשולז, 15 פון וואָס אָוווערלאַפּט מיט די סערעבראָספּינאַל פליסיק פּראָטעאָמע. די CSF AD מאַרקערס אין די אָוווערלאַפּינג מאַדזשולז זענען פאָולדאַד אין פינף פּראָטעין גרופּעס, רעפּריזענטינג פאַרשידענע פּאַטהאָפיסיאָלאָגיקאַל פּראַסעסאַז. די סינאַפּסעס און מעטאַבאָליטעס אין די אַד מאַרך פאַרקלענערן, אָבער די CSF ינקריסיז, בשעת די גליאַל-רייַך מיעלינאַטיאָן און ימיון גרופּעס אין דעם מאַרך און CSF פאַרגרעסערן. די קאָנסיסטענסי און קרענק ספּעסיפיקייט פון די טאַפליע ענדערונגען זענען באשטעטיקט אין מער ווי 500 נאָך CSF סאַמפּאַלז. די גרופּעס אויך יידענאַפייד בייאַלאַדזשיקאַל סאַבגרופּס אין אַסימפּטאָמאַטיק אַד. קוילעלדיק, די רעזולטאַטן זענען אַ פּראַמאַסינג שריט צו וועב-באזירט ביאָמאַרקער מכשירים פֿאַר קליניש אַפּלאַקיישאַנז אין אַד.
אַלזשעימער ס קרענק (AD) איז די מערסט פּראָסט סיבה פון נעוראָדעדזשענעראַטיוו דימענשיאַ ווערלדווייד און איז קעראַקטערייזד דורך אַ ברייט קייט פון בייאַלאַדזשיקאַל סיסטעם דיספאַנגקשאַנז, אַרייַנגערעכנט סינאַפּטיק טראַנסמיסיע, גליאַל-מעדיאַטעד ימיונאַטי און מיטאָטשאָנדריאַל מאַטאַבאַליזאַם (1-3). אָבער, די געגרינדעט פּראָטעין ביאָמאַרקערס נאָך פאָקוס אויף דיטעקטינג אַמילאָיד און טאַו פּראָטעין, און דעריבער קענען נישט פאַרטראַכטנ זיך דעם דייווערס פּאַטהאָפיסיאָלאָגי. די "האַרץ" פּראָטעין ביאָמאַרקערס וואָס זענען מערסט רילייאַבלי געמאסטן אין סערעבראָספּינאַל פליסיק (CSF) אַרייַננעמען (איך) אַמילאָיד ביתא פּעפּטייד 1-42 (Aβ1-42), וואָס ריפלעקס די פאָרמירונג פון קאָרטיקאַל אַמילאָיד פּלאַקס; (ii) גאַנץ טאַו, אַ צייכן פון אַקסאָן דידזשענעריישאַן; (iii) פאָספאָ-טאַו (פּ-טאַו), אַ פארשטייער פון פּאַטאַלאַדזשיקאַל טאַו היפּערפאָספאָרילאַטיאָן (קסנומקס-קסנומקס). כאָטש די סערעבראָספּינאַל פליסיק ביאָמאַרקערס האָבן זייער פאַסילאַטייטיד אונדזער דיטעקשאַן פון "געצייכנט" אַד פּראָטעין חולאתן (4-7), זיי פאָרשטעלן בלויז אַ קליין טייל פון די קאָמפּלעקס ביאָלאָגי הינטער די קרענק.
די פעלן פון פּאַטהאָפיסיאָלאָגיקאַל דייווערסיטי פון AD ביאָמאַרקערס האט געפֿירט צו פילע טשאַלאַנדזשיז, אַרייַנגערעכנט (איך) די ינאַביליטי צו ידענטיפיצירן און קוואַנטיפיצירן די בייאַלאַדזשיקאַל העטעראַדזשיניאַטי פון AD פּאַטיענץ, (ii) ניט גענוגיק מעזשערמאַנט פון קרענק שטרענגקייַט און פּראַגרעשאַן, ספּעציעל אין די פּריקליניקאַל בינע, און ( iii) דער אַנטוויקלונג פון טעראַפּיוטיק דרוגס וואָס ניט אַנדערש צו גאָר סאָלווע אַלע אַספּעקץ פון נוראַלאַדזשיקאַל דיטיריעריישאַן. אונדזער צוטרוי אויף לאַנדמאַרק פּאַטאַלאַדזשי צו באַשרייַבן אַד פון פֿאַרבונדענע חולאתן בלויז יגזאַסערבייץ די פּראָבלעמס. מער און מער עווידענסעס ווייַזן אַז רובֿ עלטערע מענטשן מיט דימענשיאַ האָבן מער ווי איין פּאַטאַלאַדזשיקאַל קוואַליטעט פון קאַגניטיוו אַראָפּגיין (8). ווי פילע ווי 90% אָדער מער פון מענטשן מיט אַד פּאַטאַלאַדזשי אויך האָבן וואַסקיאַלער קרענק, טדפּ-43 ינקלוזשאַנז אָדער אנדערע דידזשענעראַטיוו חולאתן (9). די הויך פּראַפּאָרשאַנז פון פּאַטאַלאַדזשיקאַל אָוווערלאַפּ האָבן דיסראַפּטיד אונדזער קראַנט דיאַגנאָסטיק פריימווערק פֿאַר דימענשיאַ, און אַ מער פולשטענדיק פּאַטהאָפיסיאָלאָגיקאַל דעפֿיניציע פון ​​​​די קרענק איז דארף.
אין מיינונג פון די דרינגלעך נויט פֿאַר אַ פאַרשיידנקייַט פון AD ביאָמאַרקערס, די פעלד איז ינקריסינגלי אַדאַפּט די "אָמיקס" אופֿן באזירט אויף די קוילעלדיק סיסטעם צו אַנטדעקן ביאָמאַרקערס. די אַקסעלערייטיד פאַרמאַסוטיקאַל פּאַרטנערשיפּ (AMP)-AD אַלליאַנסע איז לאָנטשט אין 2014 און איז אין די פראָנט פון די פּראָגראַם. די מולטידיססיפּלינאַרי מי פון די נאַשאַנאַל ינסטיטוטעס פון געזונט, אַקאַדעמיאַ און אינדוסטריע יימז צו נוצן סיסטעם-באזירט סטראַטעגיעס צו בעסער דעפינירן די פּאַטהאָפיסיאָלאָגי פון אַד און אַנטוויקלען בייאָודייווערסאַטי דיאַגנאָסטיק אַנאַליסיס און באַהאַנדלונג סטראַטעגיעס (10). ווי אַ טייל פון דעם פּרויעקט, נעץ פּראָטעאָמיקס איז געווארן אַ פּראַמאַסינג געצייַג פֿאַר די העכערונג פון סיסטעם-באזירט ביאָמאַרקערס אין אַד. דעם אַנבייאַסט דאַטן-געטריבן צוגאַנג אָרגאַנייזיז קאָמפּלעקס פּראָטעאָמיקס דאַטן שטעלט אין גרופּעס אָדער "מאָדולעס" פון קאָ-אויסגעדריקט פּראָטעינס וואָס זענען פארבונדן מיט ספּעציפיש צעל טייפּס, אָרגאַנעללעס און בייאַלאַדזשיקאַל פאַנגקשאַנז (11-13). כּמעט 12 אינפֿאָרמאַציע-רייַך נעץ פּראָטעאָמיקס שטודיום האָבן שוין געפירט אויף די אַד מאַרך (13-23). קוילעלדיק, די אַנאַליזעס אָנווייַזן אַז די אַד מאַרך נעץ פּראָטעאָמע מיינטיינז אַ העכסט קאַנסערווד מאַדזשאַלער אָרגאַניזאַציע אין פרייַ קאָהאָרץ און קייפל קאָרטיקאַל מקומות. אין אַדישאַן, עטלעכע פון ​​​​די מאַדזשולז ווייַזן רעפּראָדוסיבלע ענדערונגען אין אַד-פֿאַרבונדענע זעט איבער דאַטן שטעלט, וואָס ריפלעקס די פּאַטהאָפיסיאָלאָגי פון קייפל חולאתן. קאַלעקטיוולי, די פיינדינגז באַווייַזן אַ פּראַמאַסינג אַנקער פונט פֿאַר די ופדעקונג פון די מאַרך נעץ פּראָטעאָמע ווי אַ סיסטעם-באזירט ביאָמאַרקער אין אַד.
אין סדר צו יבערמאַכן די AD מאַרך נעץ פּראָטעאָמע אין קליניקאַלי נוציק סיסטעם-באזירט ביאָמאַרקערס, מיר קאַמביינד די מאַרך-דערייווד נעץ מיט די פּראָטעאָמיק אַנאַליסיס פון AD CSF. דער ינאַגרייטיד צוגאַנג געפירט צו די לעגיטימאַציע פון ​​פינף פּראַמאַסינג שטעלט פון CSF ביאָמאַרקערס וואָס זענען פארבונדן מיט אַ ברייט קייט פון מאַרך-באזירט פּאַטהאָפיסיאָלאָגי, אַרייַנגערעכנט סינאַפּסעס, בלוט כלים, מיעלינאַטיאָן, אָנצינדונג און דיספאַנגקשאַן פון מעטאַבאַליק פּאַטווייז. מיר הצלחה וואַלאַדייטאַד די ביאָמאַרקער פּאַנאַלז דורך קייפל רעפּלאַקיישאַן אַנאַליזעס, אַרייַנגערעכנט מער ווי 500 CSF סאַמפּאַלז פון פאַרשידן נעוראָדעדזשענעראַטיוו חולאתן. די וואַלאַדיישאַן אַנאַליזעס אַרייַננעמען יגזאַמינג גרופּע טאַרגאַץ אין די CSF פון פּאַטיענץ מיט אַסימפּטאָמאַטיק אַד (אַסימאַד) אָדער ווייַזן זאָגן פון אַבנאָרמאַל אַמילאָיד אַקיומיאַליישאַן אין אַ נאָרמאַל קאַגניטיוו סוויווע. די אַנאַליזעס הויכפּונקט די באַטייטיק בייאַלאַדזשיקאַל כעטעראַדזשיניאַטי אין די AsymAD באַפעלקערונג און ידענטיפיצירן טאַפליע מאַרקערס וואָס קען זיין ביכולת צו סובטיפּע מענטשן אין די ערליאַסט סטאַגעס פון די קרענק. קוילעלדיק, די רעזולטאַטן רעפּראַזענץ אַ שליסל שריט אין דער אַנטוויקלונג פון פּראָטעין ביאָמאַרקער מכשירים באזירט אויף קייפל סיסטעמען וואָס קענען הצלחה סאָלווע פילע פון ​​די קליניש טשאַלאַנדזשיז פייסט דורך AD.
דער הויפּט ציל פון דעם לערנען איז צו ידענטיפיצירן נייַ סערעבראָספּינאַל פליסיק ביאָמאַרקערס וואָס פאַרטראַכטנ פאַרשידן מאַרך-באזירט פּאַטהאָפיסיאָלאָגי וואָס פירן צו אַד. פיגור S1 אַוטליינז אונדזער פאָרשונג מעטאַדאַלאַדזשי, וואָס כולל (איך) אַ פולשטענדיק אַנאַליסיס געטריבן דורך פּרילימאַנערי פיינדינגז פון AD CSF און די נעץ מאַרך פּראָטעאָמע צו ידענטיפיצירן קייפל מאַרך-פֿאַרבונדענע CSF קרענק ביאָמאַרקערס, און (ii) סאַבסאַקוואַנט רעפּלאַקיישאַן די ביאָמאַרקערס זענען אין עטלעכע פרייַ סערעבראָספּינאַל. פליסיק קאָהאָרץ. די ופדעקונג-אָריענטיד פאָרשונג סטאַרטעד מיט די אַנאַליסיס פון די דיפערענטשאַל אויסדרוק פון CSF אין 20 קאַגניטיוולי נאָרמאַל מענטשן און 20 אַד פּאַטיענץ אין Emory Goizueta אַלזשעימער ס דיסעאַסע פאָרשונג צענטער (ADRC). די דיאַגנאָסיס פון אַד איז דיפיינד ווי אַ באַטייטיק קאַגניטיוו ימפּערמאַנט אין דעם בייַזייַן פון נידעריק Aβ1-42 און עלעוואַטעד לעוועלס פון גאַנץ טאַו און פּ-טאַו אין די סערעבראָספּינאַל פליסיק [מעאַן מאָנטרעאַל קאָגניטיווע אַססעססמענט (מאָקאַ), 13.8 ± 7.0] [עליסאַ (עליסה) )]] (טאַבלע S1A). די קאָנטראָל (מיטן מאָקאַ, 26.7 ± 2.2) האט נאָרמאַל לעוועלס פון CSF ביאָמאַרקערס.
מענטש CSF איז קעראַקטערייזד דורך אַ דינאַמיש קייט פון פּראָטעין זעט, אין וואָס אַלבומין און אנדערע גאָר שעפעדיק פּראָטעינס קענען פאַרמייַדן די דיטעקשאַן פון פּראָטעינס פון אינטערעס (24). צו פאַרגרעסערן די טיפקייַט פון פּראָטעין ופדעקונג, מיר אַוועקגענומען די ערשטער 14 העכסט שעפעדיק פּראָטעינס פון יעדער CSF מוסטער איידער מאַסע ספּעקטראָמעטרי (MS) אַנאַליסיס (24). א גאַנץ פון 39,805 פּעפּטיידז זענען יידענאַפייד דורך MS, וואָס זענען מאַפּט צו 3691 פּראָטעאָמעס אין 40 סאַמפּאַלז. פּראָטעין קוואַנטיפיקאַטיאָן איז דורכגעקאָכט דורך קייפל טאַנדאַם מאַסע קוויטל (TMT) לייבלינג (18, 25). אין סדר צו האַלטן די פעלנדיק דאַטן, מיר ינקלודעד בלויז די פּראָטעינס וואָס זענען קוואַנטאַפייד אין בייַ מינדסטער 50% פון די סאַמפּאַלז אין די סאַבסאַקוואַנט אַנאַליסיס, אַזוי לעסאָף קוואַנטאַפייד 2875 פּראָטעאָמעס. רעכט צו דער באַטייטיק חילוק אין גאַנץ פּראָטעין זעט לעוועלס, אַ קאָנטראָל מוסטער איז סטאַטיסטיש גערעכנט ווי אַ אַוטלייער (13) און איז נישט אַרייַנגערעכנט אין די סאַבסאַקוואַנט אַנאַליסיס. די זעט וואַלועס פון די רוען 39 סאַמפּאַלז זענען אַדזשאַסטיד לויט עלטער, דזשענדער און פּעקל קאָוואַריאַנס (13-15, 17, 18, 20, 26).
ניצן סטאַטיסטיש ט-פּרובירן אַנאַליסיס צו אָפּשאַצן דיפערענטשאַל אויסדרוק אויף די ראַגרעשאַן דאַטן שטעלן, דעם אַנאַליסיס יידענאַפייד פּראָטעינס וועמענס זעט לעוועלס זענען באטייטיק געביטן (פּ <0.05) צווישן די קאָנטראָל און אַד קאַסעס (טאַבלע ס 2 אַ). ווי געוויזן אין פיגורע 1 אַ, די זעט פון אַ גאַנץ פון 225 פּראָטעינס אין אַד איז באטייטיק רידוסט, און דער זעט פון 303 פּראָטעינס איז באטייטיק געוואקסן. די דיפערענטשאַלי אויסגעדריקט פּראָטעינס אַרייַננעמען עטלעכע פריער יידענאַפייד סערעבראָספּינאַל פליסיק אַד מאַרקערס, אַזאַ ווי מיקראָטובולע-פֿאַרבונדן פּראָטעין טאַו (MAPT; P = 3.52 × 10-8), נעוראָפילאַמענט (NEFL; P = 6.56 × 10-3), גראָוט-פֿאַרבונדענע פּראָטעין 43 (GAP43; P = 1.46 × 10-5), פאַטי זויער ביינדינג פּראָטעין 3 (FABP3; P = 2.00 × 10-5), טשיטינאַסע 3 ווי 1 (CHI3L1; P = 4.44 × 10-6), נעוראַל גראַנולין (נרגן; פּ = 3.43 × 10-4) און ווגף נערוו גראָוט פאַקטאָר (ווגף; פּ = 4.83 × 10-3) (4-6). אָבער, מיר אויך יידענאַפייד אנדערע זייער וויכטיק טאַרגאַץ, אַזאַ ווי גדפּ דיססאָסיאַטיאָן ינכיבאַטער 1 (GDI1; P = 1.54 × 10-10) און SPARC-פֿאַרבונדענע מאַדזשאַלער קאַלסיום ביינדינג 1 (SMOC1; P = 6.93 × 10-9). גענע אָנטאָלאָגי (GO) אַנאַליסיס פון 225 באטייטיק רידוסט פּראָטעינס גילוי נאָענט קאַנעקשאַנז מיט גוף פליסיק פּראַסעסאַז אַזאַ ווי סטערויד מאַטאַבאַליזאַם, בלוט קאָואַגיאַליישאַן און האָרמאָנע טעטיקייט (פיגורע 1 ב און טיש ס 2 ב). אין קאַנטראַסט, די באטייטיק געוואקסן פּראָטעין פון 303 איז ענג שייַכות צו צעל סטרוקטור און ענערגיע מאַטאַבאַליזאַם.
(א) דער ווולקאַן פּלאַנעווען ווייזט די לאָג2 פאַרלייגן ענדערונג (רענטגענ-אַקס) קאָרעוו צו די -לאָג10 סטאַטיסטיש פּ ווערט (י-אַקס) באקומען דורך די ה-פּרובירן, וואָס איז געניצט צו דעטעקט דיפערענטשאַל אויסדרוק צווישן די קאָנטראָל (קט) און אַד קאַסעס פון די CSF פּראָטעאָמע פון ​​אַלע פּראָטעינס. פּראָטעינס מיט באטייטיק רידוסט לעוועלס (פּ <0.05) אין אַד זענען געוויזן אין בלוי, בשעת פּראָטעינס מיט באטייטיק געוואקסן לעוועלס אין קרענק זענען געוויזן אין רויט. די אויסגעקליבן פּראָטעין איז לייבאַלד. (ב) די שפּיץ GO טערמינען שייַכות צו פּראָטעין זענען באטייטיק רידוסט (בלוי) און געוואקסן (רויט) אין אַד. ווייַזן די דריי GO טערמינען מיט די העכסטן ז-סקאָרז אין די פעלד פון בייאַלאַדזשיקאַל פּראַסעסאַז, מאָלעקולאַר פאַנגקשאַנז און סעליאַלער קאַמפּאָונאַנץ. (C) MS געמאסטן MAPT מדרגה אין CSF מוסטער (לינקס) און זיין קאָראַליישאַן מיט מוסטער ELISA טאַו מדרגה (רעכט). די פּירסאָן קאָראַליישאַן קאָואַפישאַנט מיט די באַטייַטיק פּ ווערט איז געוויזן. רעכט צו דער פעלן פון ELISA דאַטן פֿאַר איין אַד פאַל, די פיגיערז אַרייַננעמען וואַלועס פֿאַר 38 פון די 39 אַנאַלייזד קאַסעס. (ד) סופּערווייזד קנויל אַנאַליסיס (פּ <0.0001, Benjamini-Hochberg (BH) אַדזשאַסטיד פּ <0.01) אויף די קאָנטראָל און AD CSF געפֿונען סאַמפּאַלז ניצן די 65 מערסט באטייטיק געביטן פּראָטעינס אין די דאַטן שטעלן. נאָרמאַלייז, נאָרמאַלייז.
די פּראָטעאָמיק מדרגה פון MAPT איז ענג שייַכות צו די ינדיפּענדאַנטלי געמאסטן ELISA טאַו מדרגה (ר = 0.78, פּ = 7.8 × 10-9; פיגורע 1C), וואָס שטיצט די גילטיקייַט פון אונדזער מיז מעזשערמאַנט. נאָך טריפּסין דיידזשעסטשאַן אויף דער מדרגה פון אַמילאָיד פּריקערסער פּראָטעין (APP), די יסאָפאָרם-ספּעציפיש פּעפּטיידז מאַפּט צו די C-טערמינוס פון Aβ1-40 און Aβ1-42 קענען ניט זיין יפישאַנטלי ייאַנייזד (27, 28). דעריבער, די APP פּעפּטיידז מיר יידענאַפייד האָבן גאָרנישט צו טאָן מיט ELISA Aβ1-42 לעוועלס. אין סדר צו אָפּשאַצן די דיפערענטשאַל אויסדרוק פון יעדער פאַל, מיר געוויינט דיפערענטשאַלי אויסגעדריקט פּראָטעינס מיט פּ <0.0001 [פאַלש ופדעקונג קורס (FDR) קערעקטאַד פּ <0.01] צו דורכפירן אַ סופּערווייזד קנויל אַנאַליסיס פון די סאַמפּאַלז (טאַבלע ס 2 אַ). ווי געוויזן אין פיגורע 1 ד, די 65 העכסט באַטייַטיק פּראָטעינס קענען ריכטיק קנויל סאַמפּאַלז לויט צו קרענק שטאַט, אַחוץ פֿאַר איין אַד פאַל מיט קאָנטראָל-ווי קעראַקטעריסטיקס. פון די 65 פּראָטעינס, 63 געוואקסן אין אַד, בשעת בלויז צוויי (CD74 און ISLR) דיקריסט. אין גאַנץ, די סערעבראָספּינאַל פליסיק אַנאַליזעס האָבן יידענאַפייד הונדערטער פון פּראָטעינס אין אַד וואָס קען דינען ווי קרענק ביאָמאַרקערס.
דערנאָך מיר דורכגעקאָכט אַ פרייַ נעץ אַנאַליסיס פון די אַד מאַרך פּראָטעאָמע. די מאַרך קאָהאָרט פון דעם ופדעקונג ינקלודעד דאָרסאַלאַטעראַל פּרעפראָנטאַל קאָרטעקס (DLPFC) פֿון קאָנטראָל (n = 10), פּאַרקינסאָן ס קרענק (פּד; n = 10), געמישט אַד / פּד (n = 10) און אַד (n = 10) קאַסעס. ) מוסטער. Emery Goizueta ADRC. די דעמאָגראַפיקס פון די 40 קאַסעס זענען פריער דיסקרייבד (25) און זענען סאַמערייזד אין טאַבלע ס 1 ב. מיר געוויינט TMT-MS צו אַנאַלייז די 40 מאַרך געוועבן און די רעפּלאַקיישאַן קאָהאָרט פון 27 קאַסעס. אין גאַנץ, די צוויי מאַרך דאַטן שטעלט געשאפן 227,121 יינציק פּעפּטיידז, וואָס זענען מאַפּט צו 12,943 פּראָטעאָמעס (25). בלויז די פּראָטעינס וואָס זענען קוואַנטאַפייד אין בייַ מינדסטער 50% פון קאַסעס זענען אַרייַנגערעכנט אין סאַבסאַקוואַנט ינוועסטאַגיישאַנז. די לעצט ופדעקונג דאַטן שטעלן כּולל 8817 קוואַנטאַפייד פּראָטעינס. סטרויערן פּראָטעין זעט לעוועלס באזירט אויף עלטער, דזשענדער און פּאָסט-מאָרטעם מעהאַלעך (PMI). די דיפערענטשאַל אויסדרוק אַנאַליסיס פון די דאַטן שטעלן נאָך ראַגרעשאַן געוויזן אַז> 2000 פּראָטעין לעוועלס זענען באטייטיק געביטן [P <0.05, אַנאַליסיס פון וועריאַנס (ANOVA)] אין צוויי אָדער מער קרענק קאָהאָרץ. דערנאָך, מיר דורכגעקאָכט אַ סופּערווייזד קנויל אַנאַליסיס באזירט אויף די דיפערענטשאַלי אויסגעדריקט פּראָטעינס, און פּ <0.0001 אין אַד / קאָנטראָל און / אָדער אַד / פּד קאַמפּעראַסאַנז (פיגורע ס 2, א און ב, טאַבלע ס 2 ק). די 165 העכסט אָלטערד פּראָטעינס קלאר ויסמאָלן קאַסעס מיט אַד פּאַטאַלאַדזשי פון די קאָנטראָל און פּד סאַמפּאַלז, קאַנפערמינג די שטאַרק אַד-ספּעציפיש ענדערונגען אין די גאנצע פּראָטעאָמע.
דערנאָך מיר געוויינט אַן אַלגערידאַם גערופֿן Weighted Gene Co-Expression Network Analysis (WGCNA) צו דורכפירן נעץ אַנאַליסיס אויף די דיסקאַווערד מאַרך פּראָטעאָמע, וואָס אָרגאַניזירט די דאַטן שטעלן אין פּראָטעין מאַדזשולז מיט ענלעך אויסדרוק פּאַטערנז (11-13). די אַנאַליסיס יידענאַפייד 44 מאַדזשולז (M) קאָ-אויסגעדריקט פּראָטעינס, סאָרטירט און געציילט פון די גרעסטע (M1, n = 1821 פּראָטעינס) צו דער קלענסטער (M44, n = 34 פּראָטעינס) (פיגורע 2אַ און טיש ס 2 ד). ווי דערמאנט אויבן (13) רעכענען די רעפּריזענאַטיוו אויסדרוק פּראָפיל אָדער כאַראַקטעריסטיש פּראָטעין פון יעדער מאָדולע, און קאָראַלייט עס מיט די קרענק שטאַט און אַד פּאַטאַלאַדזשי, דאָס איז, פאַרלייגן די בונד פון אַלזשעימער ס דיסעאַסע רעגיסטרי (CERAD) און Braak כעזשבן (פיגורע 2 ב). קוילעלדיק, 17 מאַדזשולז זענען באטייטיק שייַכות צו אַד נעוראָפּאַטהאָלאָגי (פּ <0.05). פילע פון ​​די קרענק-פֿאַרבונדענע מאַדזשולז זענען אויך רייַך אין צעל טיפּ-ספּעציפיש מאַרקערס (פיגורע 2ב). ווי דערמאנט אויבן (13), צעל טיפּ ענריטשמענט איז באשלאסן דורך אַנאַלייזינג די מאָדולע אָוווערלאַפּ און דער רעפֿערענץ רשימה פון צעל טיפּ-ספּעציפיש גענעס. די גענעס זענען דערייווד פון ארויס דאַטן אין אפגעזונדערט מויז נוראַנז, ענדאָושעליאַל און גליאַל סעלז. רנאַ סיקוואַנסינג (רנאַ-סיק) עקספּערימענט (29).
(א) אַנטדעקן די WGCNA פון די מאַרך פּראָטעאָמע. (ב) ביוויגהט מידקאָראַליישאַן (BiCor) אַנאַליסיס פון די מאַדזשאַלער כסימע פּראָטעין (דער ערשטער הויפּט קאָמפּאָנענט פון מאַדזשאַלער פּראָטעין אויסדרוק) מיט אַד נעוראָפּאַטהאָלאָגיקאַל קעראַקטעריסטיקס (שפּיץ), אַרייַנגערעכנט CERAD (Aβ פּלאַק) און Braak (טאַו טאַנגלעס) סקאָרז. די ינטענסאַטיז פון positive (רויט) און נעגאַטיוו (בלוי) קאָראַליישאַנז זענען געוויזן דורך אַ צוויי-קאָליר היץ מאַפּע, און אַסטעריסקס אָנווייַזן סטאַטיסטיש באַטייַט (פּ <0.05). ניצן Hypergeometric Fisher's Exact Test (FET) (דנאָ) צו אַססעסס די צעל טיפּ פאַרבאַנד פון יעדער פּראָטעין מאָדולע. די ינטענסיטי פון די רויט שיידינג ינדיקייץ די גראַד פון צעל טיפּ ענריטשמענט, און די אַסטעריסק ינדיקייץ סטאַטיסטיש באַטייַט (P <0.05). ניצן די BH אופֿן צו ריכטיק די P ווערט דערייווד פון די FET. (C) גיין אַנאַליסיס פון מאַדזשאַלער פּראָטעינס. די מערסט ענג פֿאַרבונדענע בייאַלאַדזשיקאַל פּראַסעסאַז זענען געוויזן פֿאַר יעדער מאָדולע אָדער פֿאַרבונדענע מאָדולע גרופּע. אָליגאָ, אָליגאָדענדראָסיטע.
א סכום פון פינף ענג פֿאַרבונדענע אַסטראָסיטע און מיקראָגליאַ-רייַך מאַדזשולז (M30, M29, M18, M24 און M5) געוויזן אַ שטאַרק positive קאָראַליישאַן מיט אַד נעוראָפּאַטהאָלאָגי (פיגורע 2ב). אָנטאָלאָגי אַנאַליסיס פֿאַרבינדט די גליאַל מאַדזשולז מיט צעל גראָוט, פּראָוליפעריישאַן און ימיונאַטי (פיגורע 2C און Table S2E). צוויי נאָך גליאַל מאַדזשולז, M8 און M22, זענען אויך שטארק אַפּרעגיאַלייטיד אין קרענק. מ8 איז העכסט שייַכות צו די טאָלל-ווי רעסעפּטאָר פּאַטוויי, אַ סיגנאַלינג קאַסקייד וואָס פיעסעס אַ שליסל ראָלע אין די ינייט ימיון ענטפער (30). אין דער זעלביקער צייט, M22 איז ענג שייַכות צו פּאָסט-טראַנסליישאַנאַל מאָדיפיקאַטיאָן. מ 2, וואָס איז רייַך אין אָליגדענדראָסיטעס, ווייזט אַ שטאַרק positive קאָראַליישאַן מיט אַד פּאַטאַלאַדזשי און אַ אַנטאָלאָגיקאַל קשר מיט נוקלעאָסידע סינטעז און דנאַ רעפּלאַקיישאַן, ינדאַקייטינג ענכאַנסט צעל פּראָוליפעריישאַן אין חולאתן. קוילעלדיק, די פיינדינגז שטיצן די הייך פון גליאַל מאַדזשולז וואָס מיר האָבן פריער באמערקט אין די AD נעץ פּראָטעאָמע (13, 17). עס איז דערווייַל געפונען אַז פילע אַד-פֿאַרבונדענע גליאַל מאַדזשולז אין די נעץ ווייַזן נידעריקער אויסדרוק לעוועלס אין קאָנטראָל און פּד קאַסעס, כיילייטינג זייער קרענק ספּעסיפיקאַטי וואָס איז עלעוואַטעד אין AD (Figure S2C).
בלויז פיר מאַדזשולז אין אונדזער נעץ פּראָטעאָמע (M1, M3, M10 און M32) זענען שטארק נעגאַטיוולי קאָראַלייטאַד מיט אַד פּאַטאַלאַדזשי (פּ <0.05) (פיגורע 2, ב און C). ביידע M1 און M3 זענען רייַך אין נעוראָנאַל מאַרקערס. מ 1 איז העכסט שייַכות צו סינאַפּטיק סיגנאַלז, בשעת מ 3 איז ענג שייַכות צו מיטאָטשאָנדריאַל פונקציע. עס איז קיין זאָגן פון צעל טיפּ ענריטשמענט פֿאַר M10 און M32. מ32 ריפלעקס די קשר צווישן מ 3 און צעל מאַטאַבאַליזאַם, בשעת מ 10 איז העכסט שייַכות צו צעל גראָוט און מיקראָטובולע ​​פונקציע. קאַמפּערד מיט AD, אַלע פיר מאַדזשולז זענען געוואקסן אין קאָנטראָל און פּד, וואָס געבן זיי קרענק-ספּעציפיש אַד ענדערונגען (פיגורע ס 2 ק). קוילעלדיק, די רעזולטאַטן שטיצן די דיקריסט זעט פון נעוראָן-רייַך מאַדזשולז וואָס מיר האָבן ביז אַהער באמערקט אין AD (13, 17). אין קיצער, די נעץ אַנאַליסיס פון די מאַרך פּראָטעאָמע וואָס מיר דיסקאַווערד געשאפן אַד-ספּעציפיש אָלטערד מאַדזשולז קאָנסיסטענט מיט אונדזער פריערדיקן פיינדינגז.
אַד איז קעראַקטערייזד דורך אַ פרי אַסימפּטאַמאַטיק בינע (אַסימאַד), אין וואָס מענטשן ויסשטעלונג אַמילאָיד אַקיומיאַליישאַן אָן קליניש קאַגניטיוו אַראָפּגיין (5, 31). דעם אַסימפּטאָמאַטיק בינע רעפּראַזענץ אַ קריטיש פֿענצטער פֿאַר פרי דיטעקשאַן און ינטערווענטיאָן. מיר האָבן ביז אַהער דעמאַנסטרייטיד שטאַרק מאַדזשאַלער פּרעזערוויישאַן פון אַסימאַד און אַד מאַרך נעץ פּראָטעאָמע אַריבער פרייַ דאַטן שטעלט (13, 17). אין סדר צו ענשור אַז די מאַרך נעץ וואָס מיר איצט דיסקאַווערד איז קאָנסיסטענט מיט די פריערדיקע פיינדינגז, מיר אַנאַלייזד די פּרעזערוויישאַן פון 44 מאַדזשולז אין די רעפּליקייטיד דאַטן שטעלן פון 27 DLPFC אָרגאַנאַזיישאַנז. די אָרגאַנאַזיישאַנז אַרייַננעמען קאָנטראָל (n = 10), אַסימאַד (n = 8) און אַד (n = 9) קאַסעס. קאָנטראָל און אַד סאַמפּאַלז זענען אַרייַנגערעכנט אין די אַנאַליסיס פון אונדזער ופדעקונג מאַרך קאָהאָרט (טאַבלע ס 1 ב), בשעת אַסימאַד קאַסעס זענען יינציק בלויז אין די רעפּלאַקיישאַן קאָהאָרט. די אַסימאַד קאַסעס אויך געקומען פֿון די עמאָרי גאָיזועטאַ ADRC מאַרך באַנק. כאָטש קאָגניטיאָן איז נאָרמאַל אין דער צייט פון טויט, אַמילאָיד לעוועלס זענען אַבנאָרמאַלי הויך (מיטן CERAD, 2.8 ± 0.5) (טאַבלע ס 1 ב).
TMT-MS אַנאַליסיס פון די 27 מאַרך געוועבן ריזאַלטיד אין די קוואַנטאַפאַקיישאַן פון 11,244 פּראָטעאָמעס. דער לעצט ציילן ינקלודז בלויז די פּראָטעינס קוואַנטאַפייד אין בייַ מינדסטער 50% פון די סאַמפּאַלז. דער רעפּליקייטיד דאַטן גאַנג כּולל 8638 (98.0%) פון די 8817 פּראָטעינס דיטעקטאַד אין אונדזער ופדעקונג מאַרך אַנאַליסיס, און האט קימאַט 3000 באטייטיק געביטן פּראָטעינס צווישן די קאָנטראָל און אַד קאָהאָרץ (פּ <0.05, נאָך Tukey ס פּערד ה טעסט פֿאַר אַנאַליסיס פון וועריאַנס) ( טיש S2F). צווישן די דיפערענטשאַלי אויסגעדריקט פּראָטעינס, 910 אויך געוויזן באַטייַטיק ענדערונגען צווישן אַד און מאַרך פּראָטעאָמע קאָנטראָל קאַסעס (פּ <0.05, נאָך ANOVA Tukey פּערד ה-פּרובירן). עס איז כדאי צו באמערקן אַז די 910 מאַרקערס זענען העכסט קאָנסיסטענט אין דער ריכטונג פון טוישן צווישן פּראָטעאָמעס (ר = 0.94, פּ <1.0 × 10-200) (פיגורע ס 3 אַ). צווישן די געוואקסן פּראָטעינס, די פּראָטעינס מיט די מערסט קאָנסיסטענט ענדערונגען צווישן דאַטן שטעלט זענען דער הויפּט מיטגלידער פון די גליאַל-רייַך M5 און M18 מאַדזשולז (MDK, COL25A1, MAPT, NTN1, SMOC1 און GFAP). צווישן די רידוסט פּראָטעינס, יענע מיט די מערסט קאָנסיסטענט ענדערונגען זענען כּמעט בלויז מיטגלידער פון די M1 מאָדולע (NPTX2, VGF און RPH3A) פֿאַרבונדן מיט די סינאַפּסע. מיר נאָך וועראַפייד די אַד-פֿאַרבונדענע ענדערונגען פון מידקינע (MDK), CD44, סאַקריטאַד פריזאַלד-פֿאַרבונדענע פּראָטעין 1 (SFRP1) און VGF דורך מערב בלאָטינג (פיגורע ס 3 ב). מאָדולע פּרעזערוויישאַן אַנאַליסיס געוויזן אַז וועגן 80% פון די פּראָטעין מאַדזשולז (34/44) אין די מאַרך פּראָטעאָמע זענען באטייטיק קאַנסערווד אין די רעפּלאַקיישאַן דאַטן שטעלן (ז- כעזשבן> 1.96, FDR קערעקטאַד פּ <0.05) (פיגורע ס 3 ק). פערצן פון די מאַדזשולז זענען ספּעשלי רעזערווירט צווישן די צוויי פּראָטעאָמעס (ז- כעזשבן> 10, פדר קערעקטאַד פּ <1.0 × 10-23). קוילעלדיק, די ופדעקונג און רעפּלאַקיישאַן פון די הויך גראַד פון קאָנסיסטענסי אין דיפערענטשאַל אויסדרוק און מאַדזשאַלער זאַץ צווישן די מאַרך פּראָטעאָמע כיילייץ די רעפּראָדוסיביליטי פון די ענדערונגען אין אַד פראָנטאַל קאָרטעקס פּראָטעינס. אין אַדישאַן, עס אויך באשטעטיקט אַז AsymAD און מער אַוואַנסירטע חולאתן האָבן אַ זייער ענלעך מאַרך נעץ סטרוקטור.
א מער דיטיילד אַנאַליסיס פון די דיפערענטשאַל אויסדרוק אין די מאַרך רעפּלאַקיישאַן דאַטן שטעלן כיילייץ די באַטייטיק גראַד פון AsymAD פּראָטעין ענדערונגען, אַרייַנגערעכנט אַ גאַנץ פון 151 באטייטיק געביטן פּראָטעינס צווישן AsymAD און די קאָנטראָל (P <0.05) (פיגורע S3D). קאָנסיסטענט מיט די אַמילאָיד מאַסע, APP אין די מאַרך פון AsymAD און AD געוואקסן באטייטיק. MAPT בלויז ענדערונגען באטייטיק אין AD, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט געוואקסן לעוועלס פון טאַנגלעס און זיין באַוווסט קאָראַליישאַן מיט קאַגניטיוו אַראָפּגיין (5, 7). די גליאַל-רייַך מאַדזשולז (M5 און M18) זענען העכסט שפיגלט אין די געוואקסן פּראָטעינס אין AsymAD, בשעת די נעוראָן-פֿאַרבונדענע M1 מאָדולע איז די מערסט רעפּריזענאַטיוו פון די דיקריסט פּראָטעינס אין AsymAD. פילע פון ​​די אַסימאַד מאַרקערס ווייַזן גרעסערע ענדערונגען אין סימפּטאַמאַטיק חולאתן. צווישן די מאַרקערס איז SMOC1, אַ גליאַל פּראָטעין בילאָנגינג צו M18, וואָס איז פארבונדן מיט מאַרך טומאָרס און דער אַנטוויקלונג פון אויגן און לימז (32). MDK איז אַ העפּאַרין-ביינדינג גראָוט פאַקטאָר שייַכות צו צעל גראָוט און אַנגיאָגענעסיס (33), אן אנדער מיטגליד פון M18. קאַמפּערד מיט די קאָנטראָל גרופּע, אַסימאַד געוואקסן באטייטיק, נאכגעגאנגען דורך אַ גרעסערע פאַרגרעסערן אין אַד. אין קאַנטראַסט, די סינאַפּטיק פּראָטעין נעוראָפּענטראַקסין 2 (NPTX2) איז באטייטיק רידוסט אין די אַסימאַד מאַרך. NPTX2 איז פריער פֿאַרבונדן מיט נעוראָדעגענעראַטיאָן און האט אַ דערקענט ראָלע אין מעדיאַטינג עקסייטאַטאָרי סינאַפּסעס (34). קוילעלדיק, די רעזולטאַטן אַנטדעקן אַ פאַרשיידנקייַט פון פאַרשידענע פּרעקליניקאַל פּראָטעין ענדערונגען אין אַד וואָס ויסקומען צו פּראָגרעס מיט די שטרענגקייַט פון די קרענק.
געגעבן אַז מיר האָבן אַטשיווד אַ באַטייטיק טיפקייַט פון פּראָטעין קאַווערידזש אין די ופדעקונג פון די מאַרך פּראָטעאָמע, מיר זענען טריינג צו פֿאַרשטיין מער גאָר די אָוווערלאַפּ מיט די נעץ-מדרגה AD טראַנסקריפּטאָמע. דעריבער, מיר קאַמפּערד די מאַרך פּראָטעאָמע וואָס מיר דיסקאַווערד מיט די מאָדולע וואָס מיר פריער דזשענערייטאַד פֿון די מיקראָאַררייַ מעזשערמאַנט פון 18,204 גענעס אין AD (n = 308) און קאָנטראָל (n = 157) DLPFC געוועבן (13). אָוווערלאַפּינג. אין גאַנץ, מיר יידענאַפייד 20 פאַרשידענע רנאַ מאַדזשולז, פילע פון ​​​​וואָס דעמאַנסטרייטיד די ענריטשמענט פון ספּעציפיש צעל טייפּס, אַרייַנגערעכנט נוראַנז, אָליגאָדענדראָסיטעס, אַסטראָסיטעס און מיקראָגליאַ (פיגורע 3 אַ). די קייפל ענדערונגען פון די מאַדזשולז אין AD זענען געוויזן אין פיגורע 3 ב. קאָנסיסטענט מיט אונדזער פריערדיקן פּראָטעין-רנאַ אָוווערלאַפּ אַנאַליסיס ניצן די דיפּער אַנלייבאַלד MS פּראָטעאָמע (וועגן 3000 פּראָטעינס) (13), רובֿ פון די 44 מאַדזשולז אין די מאַרך פּראָטעאָמע נעץ וואָס מיר געפֿונען זענען אין די טראַנסקריפּטאָמע נעץ עס איז קיין באַטייטיק אָוווערלאַפּ אין. אונדזער ופדעקונג און רעפּלאַקיישאַן פון די 34 פּראָטעין מאַדזשולז וואָס זענען העכסט ריטיינד אין די מאַרך פּראָטעאָמע, בלויז 14 (~ 40%) דורכגעגאנגען Fisher ס פּינטלעך פּראָבע (FET) פּרוווד צו האָבן אַ סטאַטיסטיש באַטייטיק אָוווערלאַפּ מיט די טראַנסקריפּטאָמע (פיגורע 3 אַ). קאַמפּאַטאַבאַל מיט דנאַ שעדיקן פאַרריכטן (P-M25 און P-M19), פּראָטעין איבערזעצונג (P-M7 און P-M20), רנאַ ביינדינג / ספּלייסינג (P-M16 און P-M21) און פּראָטעין טאַרגאַטינג (P-M13 און P- M23) איז נישט אָוווערלאַפּ מיט מאַדזשולז אין די טראַנסקריפּטאָמע. דעריבער, כאָטש אַ דיפּער פּראָטעאָמע דאַטן שטעלן איז געניצט אין דעם קראַנט אָוווערלאַפּ אַנאַליסיס (13), רובֿ פון די AD נעץ פּראָטעאָמע איז נישט מאַפּט צו די טראַנסקריפּטאָמע נעץ.
(א) היפּערגעאָמעטריק FET דעמאַנסטרייץ די ענריטשמענט פון צעל טיפּ-ספּעציפיש מאַרקערס אין די רנאַ מאָדולע פון ​​די אַד טראַנסקריפּטאָמע (שפּיץ) און די גראַד פון אָוווערלאַפּ צווישן די רנאַ (רענטגענ-אַקס) און פּראָטעין (י-אַקס) מאַדזשולז פון די אַד מאַרך. (אונטע). די ינטענסיטי פון די רויט שיידינג ינדיקייץ די גראַד פון ענריטשמענט פון צעל טייפּס אין די שפּיץ טאַפליע און די ינטענסיטי פון די אָוווערלאַפּ פון די מאַדזשולז אין די דנאָ טאַפליע. אַסטעריסקס אָנווייַזן סטאַטיסטיש באַטייַט (פּ <0.05). (ב) דער גראַד פון קאָראַליישאַן צווישן די כאַראַקטעריסטיש גענעס פון יעדער טראַנסקריפּטאָמע מאָדולע און אַד סטאַטוס. די מאַדזשולז אויף די לינקס זענען די מערסט נעגאַטיוולי קאָראַלייטאַד מיט AD (בלוי), און די אויף די רעכט זענען די מערסט דורכויס קאָראַלייטאַד מיט AD (רויט). די קלאָץ-טראַנספאָרמעד בה-קערעקטיד פּ ווערט ינדיקייץ די גראַד פון סטאַטיסטיש באַטייַט פון יעדער קאָראַליישאַן. (C) באַטייטיק אָוווערלאַפּינג מאַדזשולז מיט שערד צעל טיפּ ענריטשמענט. (ד) קאָראַליישאַן אַנאַליסיס פון די לאָג2 פאַרלייגן ענדערונג פון די לייבאַלד פּראָטעין (X-אַקס) און רנאַ (י-אַקס) אין די אָוווערלאַפּינג מאָדולע. די פּירסאָן קאָראַליישאַן קאָואַפישאַנט מיט די באַטייַטיק פּ ווערט איז געוויזן. מיקראָ, מיקראָגליאַ; הימלישע קערפער, אַסטראָסיטעס. CT, קאָנטראָל.
רובֿ אָוווערלאַפּינג פּראָטעין און רנאַ מאַדזשולז טיילן ענלעך צעל טיפּ ענריטשמענט פּראָופיילז און קאָנסיסטענט אַד טוישן אינסטרוקציעס (פיגורע 3, ב און C). אין אנדערע ווערטער, די סינאַפּסע-פֿאַרבונדענע מ 1 מאָדולע פון ​​די מאַרך פּראָטעאָמע (PM 1) איז מאַפּט צו דריי נעוראָנאַל-רייַך כאָומאַלאַדזשיאַס רנאַ מאַדזשולז (ר-מ1, ר-מ9 און ר-מ16), וואָס זענען אין אַד ביידע געוויזן אַ רידוסט מדרגה. סימילאַרלי, די גליאַל-רייַך M5 און M18 פּראָטעין מאַדזשולז אָוווערלאַפּ מיט רנאַ מאַדזשולז רייַך אין אַסטראָסיטעס און מיקראָגליאַל מאַרקערס (ר-מ3, ר-מ7, און ר-מ10) און זענען זייער ינוואַלווד אין ינקרעאַסינג חולאתן. די שערד מאַדזשאַלער פֿעיִקייטן צווישן די צוויי דאַטן שטעלט ווייַטער שטיצן די צעל טיפּ ענריטשמענט און קרענק-פֿאַרבונדענע ענדערונגען וואָס מיר האָבן באמערקט אין די מאַרך פּראָטעאָמע. אָבער, מיר באמערקט פילע באַטייטיק דיפעראַנסיז צווישן די רנאַ און פּראָטעין לעוועלס פון יחיד מאַרקערס אין די שערד מאַדזשולז. קאָראַליישאַן אַנאַליסיס פון די דיפערענטשאַל אויסדרוק פון פּראָטעאָמיקס און טראַנסקריפּטאָמיקס פון די מאַלאַקיולז אין די אָוווערלאַפּינג מאַדזשולז (פיגורע 3 ד) כיילייץ דעם ינקאַנסיסטאַנסי. פֿאַר בייַשפּיל, APP און עטלעכע אנדערע גליאַל מאָדולע פּראָטעינס (NTN1, MDK, COL25A1, ICAM1 און SFRP1) געוויזן אַ באַטייטיק פאַרגרעסערן אין די אַד פּראָטעאָמע, אָבער עס איז כּמעט קיין ענדערונג אין די AD טראַנסקריפּטאָמע. די פּראָטעין-ספּעציפיש ענדערונגען קען זיין ענג שייַכות צו אַמילאָיד פּלאַקס (23, 35), כיילייטינג די פּראָטעאָמע ווי דער מקור פון פּאַטאַלאַדזשיקאַל ענדערונגען, און די ענדערונגען קען נישט זיין שפיגלט אין די טראַנסקריפּטאָמע.
נאָך ינדיפּענדאַנטלי אַנאַלייזינג די מאַרך און CSF פּראָטעאָמעס מיר דיסקאַווערד, מיר געפירט אַ פולשטענדיק אַנאַליסיס פון די צוויי דאַטן שטעלט צו ידענטיפיצירן AD CSF ביאָמאַרקערס שייַכות צו די פּאַטהאָפיסיאָלאָגי פון די מאַרך נעץ. מיר מוזן ערשטער דעפינירן די אָוווערלאַפּ פון די צוויי פּראָטעאָמעס. כאָטש עס איז וויידלי אנגענומען אַז CSF ריפלעקס נעוראָטשעמיקאַל ענדערונגען אין די אַד מאַרך (4), די פּינטלעך גראַד פון אָוווערלאַפּ צווישן די אַד מאַרך און די CSF פּראָטעאָמע איז ומקלאָר. דורך קאַמפּערינג די נומער פון שערד דזשין פּראָדוקטן דיטעקטאַד אין אונדזער צוויי פּראָטעאָמעס, מיר געפֿונען אַז קימאַט 70% (n = 1936) פון די פּראָטעינס יידענאַפייד אין די סערעבראָספּינאַל פליסיק זענען אויך קוואַנטאַפייד אין דעם מאַרך (פיגורע 4 אַ). רובֿ פון די אָוווערלאַפּינג פּראָטעינס (n = 1721) זענען מאַפּט צו איינער פון 44 קאָ-אויסדרוק מאַדזשולז פון די ופדעקונג מאַרך דאַטן שטעלן (פיגורע 4 ב). ווי דערוואַרט, די זעקס גרעסטער מאַרך מאַדזשולז (M1 צו M6) יגזיבאַטאַד די גרעסטע סומע פון ​​​​CSF אָוווערלאַפּ. אָבער, עס זענען קלענערער מאַרך מאַדזשולז (למשל, M15 און M29) וואָס דערגרייכן אַ אַניקספּעקטידלי הויך מדרגה פון אָוווערלאַפּ, גרעסער ווי אַ מאַרך מאָדולע צוויי מאָל זיין גרייס. דאָס מאָוטאַווייץ אונדז צו אַדאַפּט אַ מער דיטיילד, סטאַטיסטיש געטריבן אופֿן צו רעכענען די אָוווערלאַפּ צווישן די מאַרך און סערעבראָספּינאַל פליסיק.
(א און ב) די פּראָטעינס דיטעקטאַד אין די ופדעקונג מאַרך און CSF דאַטן שטעלט אָוווערלאַפּ. רובֿ פון די אָוווערלאַפּינג פּראָטעינס זענען פארבונדן מיט איינער פון די 44 קאָ-אויסדרוק מאַדזשולז פון די מאַרך קאָו-אויסדרוק נעץ. (C) אַנטדעקן די אָוווערלאַפּ צווישן די סערעבראָספּינאַל פליסיק פּראָטעאָמע און די מאַרך נעץ פּראָטעאָמע. יעדער רודערן פון די היץ מאַפּע רעפּראַזענץ אַ באַזונדער אָוווערלאַפּ אַנאַליסיס פון די כייפּערדזשיאַמעטריק FET. די שפּיץ רודערן דיפּיקס די אָוווערלאַפּ (גרוי / שוואַרץ שיידינג) צווישן די מאַרך מאָדולע און די גאנצע CSF פּראָטעאָמע. די רגע שורה דיפּיקס אַז די אָוווערלאַפּ צווישן מאַרך מאַדזשולז און CSF פּראָטעין (שאַדאַד אין רויט) איז באטייטיק אַרויף-רעגיאַלייטאַד אין אַד (פּ <0.05). די דריט רודערן ווייזט אַז די אָוווערלאַפּ צווישן מאַרך מאַדזשולז און CSF פּראָטעין (בלוי שיידינג) איז באטייטיק אַראָפּ-רעגיאַלייטאַד אין אַד (פּ <0.05). ניצן די BH אופֿן צו ריכטיק די P ווערט דערייווד פון די FET. (ד) פאָלדינג מאָדולע טאַפליע באזירט אויף צעל טיפּ פאַרבאַנד און פֿאַרבונדענע GO טערמינען. די פּאַנאַלז אַנטהאַלטן אַ גאַנץ פון 271 מאַרך-פֿאַרבונדענע פּראָטעינס, וואָס האָבן אַ באַטייַטיק דיפערענטשאַל אויסדרוק אין די CSF פּראָטעאָמע.
מיט איין-טיילד FETs, מיר אַססעססעד די וויכטיקייט פון פּראָטעין אָוווערלאַפּ צווישן די CSF פּראָטעאָמע און יחיד מאַרך מאַדזשולז. די אַנאַליסיס אנטפלעקט אַז אַ גאַנץ פון 14 מאַרך מאַדזשולז אין די CSF דאַטן שטעלן האָבן סטאַטיסטיש באַטייטיק אָוווערלאַפּס (FDR אַדזשאַסטיד פּ <0.05), און אַן נאָך מאָדולע (M18) וועמענס אָוווערלאַפּ איז נאָענט צו באַטייַט (FDR אַדזשאַסטיד פּ = 0.06) (פיגורע 4C) , שפּיץ רודערן). מיר זענען אויך אינטערעסירט אין מאַדזשולז וואָס שטארק אָוווערלאַפּ מיט דיפערענטשאַלי אויסגעדריקט CSF פּראָטעינס. דעריבער, מיר האָבן געווענדט צוויי נאָך FET אַנאַליזעס צו באַשליסן וואָס פון (i) CSF פּראָטעין איז באטייטיק געוואקסן אין AD און (ii) CSF פּראָטעין איז באטייטיק דיקריסט אין AD (P <0.05, פּערד טעסט AD / קאָנטראָל) מאַרך מאַדזשולז מיט מינינגפאַל אָוווערלאַפּ צװישן זײ. ווי געוויזן אין די מיטל און דנאָ ראָוז פון פיגורע 4C, די נאָך אַנאַליזעס ווייַזן אַז 8 פון די 44 מאַרך מאַדזשולז באטייטיק אָוווערלאַפּ מיט די פּראָטעין צוגעגעבן אין AD CSF (M12, M1, M2, M18, M5, M44, M33 און M38) . ), בשעת בלויז צוויי מאַדזשולז (M6 און M15) געוויזן אַ מינינגפאַל אָוווערלאַפּ מיט די רידוסט פּראָטעין אין AD CSF. ווי דערוואַרט, אַלע 10 מאַדזשולז זענען אין די 15 מאַדזשולז מיט די העכסטן אָוווערלאַפּ מיט די CSF פּראָטעאָמע. דעריבער, מיר יבערנעמען אַז די 15 מאַדזשולז זענען הויך-טראָגן קוואלן פון AD מאַרך-דערייווד CSF ביאָמאַרקערס.
מיר פאָולדיד די 15 אָוווערלאַפּינג מאַדזשולז אין פינף גרויס פּראָטעין פּאַנאַלז באזירט אויף זייער פּראַקסימאַטי אין די WGCNA בוים דיאַגראַמע און זייער פאַרבאַנד מיט צעל טייפּס און דזשין אַנטאָלאָגי (פיגורע 4 ד). דער ערשטער טאַפליע כּולל מאַדזשולז רייַך אין נעוראָן מאַרקערס און סינאַפּסע-פֿאַרבונדענע פּראָטעינס (M1 און M12). די סינאַפּטיק טאַפליע כּולל אַ גאַנץ פון 94 פּראָטעינס, און די לעוועלס אין די CSF פּראָטעאָמע האָבן געביטן באטייטיק, מאכן עס די גרעסטע מקור פון מאַרך-פֿאַרבונדענע CSF מאַרקערס צווישן די פינף פּאַנאַלז. די רגע גרופּע (M6 און M15) דעמאַנסטרייטיד די נאָענט קשר מיט ענדאָושעליאַל צעל מאַרקערס און וואַסקיאַלער גוף, אַזאַ ווי "וווונד היילונג" (M6) און "רעגולירן פון הומאָראַל ימיון ענטפער" (M15). מ 15 איז אויך העכסט שייַכות צו ליפּאַפּראָוטין מאַטאַבאַליזאַם, וואָס איז ענג שייַכות צו ענדאָטהעליום (36). די וואַסקיאַלער טאַפליע כּולל 34 CSF מאַרקערס שייַכות צו דעם מאַרך. די דריט גרופּע כולל מאַדזשולז (מ 2 און מ 4) וואָס זענען באטייטיק שייַכות צו אָליגאָדענדראָסיטע מאַרקערס און צעל פּראָוליפעריישאַן. פֿאַר בייַשפּיל, די שפּיץ-מדרגה אַנטאָלאָגי טערמינען פון M2 אַרייַננעמען "positive רעגולירן פון דנאַ רעפּלאַקיישאַן" און "פּורינע ביאָסינטהעסיס פּראָצעס". דערווייַל, די פון M4 אַרייַננעמען "גליאַל צעל דיפערענשייישאַן" און "כראָמאָסאָם סעגרעגאַציע". די מיעלינאַטיאָן טאַפליע כּולל 49 CSF מאַרקערס שייַכות צו דעם מאַרך.
דער פערט גרופּע כּולל די מערסט מאַדזשולז (M30, M29, M18, M24 און M5), און כּמעט אַלע מאַדזשולז זענען באטייטיק רייַך אין מיקראָגליאַ און אַסטראָסיטע מאַרקערס. ענלעך צו די מיעלינאַטיאָן טאַפליע, דער פערט טאַפליע אויך כּולל מאַדזשולז (M30, M29 און M18) וואָס זענען ענג שייַכות צו צעל פּראָוליפעריישאַן. די אנדערע מאַדזשולז אין דעם גרופּע זענען העכסט שייַכות צו ימיונאַלאַדזשיקאַל טערמינען, אַזאַ ווי "ימיון ווירקונג פּראָצעס" (מ5) און "ימיון ענטפער רעגולירן" (מ24). די גליאַל ימיון גרופּע כּולל 42 CSF מאַרקערס שייַכות צו דעם מאַרך. צום סוף, די לעצטע טאַפליע ינקלודז 52 מאַרך-פֿאַרבונדענע מאַרקערס אויף די פיר מאַדזשולז (M44, M3, M33 און M38), וואָס אַלע זענען אויף דעם גוף שייַכות צו ענערגיע סטאָרידזש און מאַטאַבאַליזאַם. די גרעסטע פון ​​די מאַדזשולז (M3) איז ענג שייַכות צו מיטאָטשאָנדריאַ און איז רייַך אין נעוראָן-ספּעציפיש מאַרקערס. M38 איז איינער פון די סמאָלער מאָדולע מיטגלידער אין דעם מאַטאַבאַליזאַם און אויך יגזיבאַץ מעסיק נעוראָן ספּעסיפיקאַטי.
קוילעלדיק, די פינף פּאַנאַלז פאַרטראַכטנ זיך אַ ברייט קייט פון צעל טייפּס און פאַנגקשאַנז אין די אַד קאָרטעקס, און קאַלעקטיוולי אַנטהאַלטן 271 מאַרך-פֿאַרבונדענע CSF מאַרקערס (טאַבלע S2G). אין סדר צו אָפּשאַצן די גילטיקייַט פון די MS רעזולטאַטן, מיר געוויינט די פּראַקסימאַטי פאַרלענגערונג אַססייַ (PEA), אַן אָרטאָגאָנאַל אַנטיבאָדי-באזירט טעכנאָלאָגיע מיט מולטיפּלעקסינג קייפּאַבילאַטיז, הויך סענסיטיוויטי און ספּעציפֿישקייט, און ריאַנאַלייזד די סערעבראָספּינאַל פליסיק סאַמפּאַלז וואָס מיר געפֿונען אַ סאַבסעט פון די 271 ביאָמאַרקערס. (n = 36). די 36 טאַרגאַץ באַווייַזן די ענדערונג אין די אַד קייפל פון PEA, וואָס איז ענג שייַכות צו אונדזער MS-באזירט פיינדינגז (r = 0.87, P = 5.6 × 10-12), וואָס שטארק וועראַפייד די רעזולטאַטן פון אונדזער פולשטענדיק מיז אַנאַליסיס (פיגורע ס 4) ).
די בייאַלאַדזשיקאַל טעמעס אונטערגעשטראכן דורך אונדזער פינף גרופּעס, פֿון סינאַפּטיק סיגנאַלינג צו ענערגיע מאַטאַבאַליזאַם, זענען אַלע שייַכות צו די פּאַטאַדזשענעסיס פון אַד (1-3). דעריבער, אַלע 15 מאַדזשולז מיט די פּאַנאַלז זענען שייַכות צו די אַד פּאַטאַלאַדזשי אין די מאַרך פּראָטעאָמע וואָס מיר דיסקאַווערד (פיגורע 2 ב). די מערסט נאָוטאַבאַל איז די הויך positive פּאַטאַלאַדזשיקאַל קאָראַליישאַן צווישן אונדזער גליאַל מאַדזשולז און די שטאַרק נעגאַטיוו פּאַטאַלאַדזשיקאַל קאָראַליישאַן צווישן אונדזער גרעסטער נעוראָנאַל מאַדזשולז (M1 און M3). די דיפערענטשאַל אויסדרוק אַנאַליסיס פון אונדזער רעפּליקייטיד מאַרך פּראָטעאָמע (פיגורע S3D) אויך כיילייץ גליאַל פּראָטעינס פון M5 און M18. אין אַסימאַד און סימפּטאַמאַטיק אַד, די מערסט געוואקסן גליאַל פּראָטעינס און M1-פֿאַרבונדענע סינאַפּסעס, די פּראָטעין איז מערסט רידוסט. די אַבזערוויישאַנז אָנווייַזן אַז די 271 סערעבראָספּינאַל פליסיק מאַרקערס מיר יידענאַפייד אין די פינף גרופּעס זענען שייַכות צו קרענק פּראַסעסאַז אין די אַד קאָרטעקס, אַרייַנגערעכנט די וואָס פאַלן אין די פרי אַסימפּטאָמאַטיק סטאַגעס.
אין סדר צו בעסער פונאַנדערקלייַבן די ענדערונג ריכטונג פון די טאַפליע פּראָטעינס אין די מאַרך און ספּיינאַל פליסיק, מיר געצויגן די פאלגענדע פֿאַר יעדער פון די 15 אָוווערלאַפּינג מאַדזשולז: (איך) געפֿונען די מאָדולע זעט מדרגה אין די מאַרך דאַטן שטעלן און (ii) די מאָדולע פּראָטעין דער חילוק איז אויסגעדריקט אין די סערעבראָספּינאַל פליסיק (פיגורע ס 5). ווי דערמאנט פריער, WGCNA איז געניצט צו באַשטימען די מאָדולע זעט אָדער כאַראַקטעריסטיש פּראָטעין ווערט אין דעם מאַרך (13). די ווולקאַן מאַפּע איז געניצט צו באַשרייַבן די דיפערענטשאַל אויסדרוק פון מאַדזשאַלער פּראָטעינס אין די סערעבראָספּינאַל פליסיק (אַד / קאָנטראָל). די פיגיערז ווייַזן אַז דריי פון די פינף פּאַנאַלז ווייַזן פאַרשידענע אויסדרוק טרענדס אין דעם מאַרך און ספּיינאַל פליסיק. די צוויי מאַדזשולז פון די סינאַפּסע טאַפליע (M1 און M12) ווייַזן אַ פאַרקלענערן אין די זעט אין די אַד מאַרך, אָבער באטייטיק אָוווערלאַפּ מיט די געוואקסן פּראָטעין אין די AD CSF (Figure S5A). די נעוראָן-פֿאַרבונדענע מאַדזשולז מיט די מאַטאַבאַליזאַם (מ 3 און מ 38) געוויזן ענלעך אויסדרוק פּאַטערנז פון מאַרך און סערעבראָספּינאַל פליסיק סתירה (פיגורע ס 5 ע). די וואַסקיאַלער טאַפליע אויך געוויזן פאַרשידענע אויסדרוק טרענדס, כאָטש זייַן מאַדזשולז (M6 און M15) זענען מאַדעראַטלי געוואקסן אין די אַד מאַרך און דיקריסט אין די קראַנק CSF (Figure S5B). די רוען צוויי פּאַנאַלז אַנטהאַלטן גרויס גליאַל נעטוואָרקס וועמענס פּראָטעינס זענען קאַנסיסטאַנטלי אַרויף-רעגיאַלייטאַד אין ביידע קאַמפּאַרטמאַנץ (פיגורע ס 5, C און ד).
ביטע טאָן אַז די טרענדס זענען נישט פּראָסט פֿאַר אַלע מאַרקערס אין די פּאַנאַלז. פֿאַר בייַשפּיל, די סינאַפּטיק טאַפליע כולל עטלעכע פּראָטעינס וואָס זענען באטייטיק רידוסט אין די אַד מאַרך און CSF (Figure S5A). צווישן די אַראָפּ-רעגיאַלייטאַד סערעבראָספּינאַל פליסיק מאַרקערס זענען NPTX2 און VGF פון M1, און טשראָמאָגראַנין ב פון מ12. אָבער, טראָץ די אויסנעמען, רובֿ פון אונדזער סינאַפּטיק מאַרקערס זענען עלעוואַטעד אין אַד ספּיינאַל פליסיק. קוילעלדיק, די אַנאַליזעס זענען ביכולת צו ויסטיילן סטאַטיסטיש באַטייַטיק טרענדס אין מאַרך און סערעבראָספּינאַל פליסיק לעוועלס אין יעדער פון אונדזער פינף פּאַנאַלז. די טרענדס הויכפּונקט די קאָמפּלעקס און אָפט אַנדערש שייכות צווישן מאַרך און CSF פּראָטעין אויסדרוק אין אַד.
דערנאָך, מיר געוויינט MS רעפּלאַקיישאַן אַנאַליסיס מיט הויך-דורכקייט (CSF רעפּלאַקיישאַן 1) צו שמאָל אונדזער 271 ​​גאַנג פון ביאָמאַרקערס צו די מערסט פּראַמאַסינג און רעפּראָדוסיבלע טאַרגאַץ (פיגורע 5 אַ). CSF קאָפּיע 1 כּולל אַ גאַנץ פון 96 סאַמפּאַלז פון Emory Goizueta ADRC, אַרייַנגערעכנט קאָנטראָל, AsymAD און AD קאָהאָרט (טאַבלע S1A). די אַד קאַסעס זענען קעראַקטערייזד דורך מילד קאַגניטיוו אַראָפּגיין (מיטן מאָקאַ, 20.0 ± 3.8), און ענדערונגען אין אַד ביאָמאַרקערס באשטעטיקט אין סערעבראָספּינאַל פליסיק (טאַבלע ס 1 אַ). פאַרקערט צו די CSF אַנאַליסיס וואָס מיר געפֿונען, די רעפּלאַקיישאַן איז דורכגעקאָכט מיט אַ מער עפעקטיוו און הויך-דורכקייט "איין-שאָס" MS אופֿן (אָן אָפ-ליניע פראַקשאַניישאַן), אַרייַנגערעכנט אַ סימפּלאַפייד מוסטער צוגרייטונג פּראָטאָקאָל וואָס ילימאַנייץ די נויט פֿאַר ימיונאָדעפּלעטיאָן פון יחיד סאַמפּאַלז. . אַנשטאָט, אַ איין ימיון-דיפּליטיד "ענכאַנסמאַנט קאַנאַל" איז געניצט צו אַמפּלאַפיי די סיגנאַל פון ווייניקער שעפעדיק פּראָטעינס (37). כאָטש עס ראַדוסאַז די גאַנץ פּראָטעאָמע קאַווערידזש, דעם איין-שאָס אופֿן באטייטיק ראַדוסאַז מאַשין צייט און ינקריסיז די נומער פון TMT-לייבאַלד סאַמפּאַלז וואָס קענען זיין אַנאַלייזד ווייאַבאַל (17, 38). אין גאַנץ, די אַנאַליסיס יידענאַפייד 6,487 פּעפּטיידז, וואָס מאַפּט צו 1,183 פּראָטעאָמעס אין 96 קאַסעס. ווי מיט די CSF אַנאַליסיס מיר געפֿונען, בלויז די פּראָטעינס קוואַנטאַפייד אין בייַ מינדסטער 50% פון די סאַמפּאַלז זענען ינקלודעד אין די סאַבסאַקוואַנט חשבונות, און די דאַטן זענען ריגרעסד פֿאַר די יפעקץ פון עלטער און דזשענדער. דאָס האָט געפֿירט צו די לעצט קוואַנטאַפאַקיישאַן פון 792 פּראָטעאָמעס, 95% פון וואָס זענען אויך יידענאַפייד אין די CSF דאַטן שטעלן געפֿונען.
(א) מאַרך-פֿאַרבונדענע CSF פּראָטעין טאַרגאַץ וועראַפייד אין דער ערשטער רעפּליקייטיד CSF קאָהאָרט און אַרייַנגערעכנט אין די לעצט טאַפליע (n = 60). (ב צו E) פּאַנעל ביאָמאַרקער לעוועלס (קאָמפּאָסיטע ז-סקאָרז) געמאסטן אין די פיר CSF רעפּלאַקיישאַן קאָהאָרץ. פּערד ה-טעסטס אָדער ANOVA מיט Tukey ס פּאָסטן-קערעקשאַן זענען געניצט צו אָפּשאַצן די סטאַטיסטיש באַטייַט פון די ענדערונגען אין זעט אין יעדער רעפּלאַקייט אַנאַליסיס. CT, קאָנטראָל.
זינט מיר זענען דער הויפּט אינטערעסירט אין וועראַפייינג אונדזער 271 ​​מאַרך-פֿאַרבונדענע CSF טאַרגאַץ דורך פולשטענדיק אַנאַליסיס, מיר וועלן באַגרענעצן ווייַטער דורכקוק פון דעם רעפּליקייטיד פּראָטעאָמע צו די מאַרקערס. צווישן די 271 פּראָטעינס, 100 זענען דיטעקטאַד אין CSF רעפּלאַקיישאַן 1. פיגורע ס6אַ ווייזט די דיפערענטשאַל אויסדרוק פון די 100 אָוווערלאַפּינג מאַרקערס צווישן די קאָנטראָל און אַד רעפּלאַקיישאַן סאַמפּאַלז. סינאַפּטיק און מעטאַבאָליטע היסטאָנעס פאַרגרעסערן די מערסט אין אַד, בשעת וואַסקיאַלער פּראָטעינס פאַרמינערן די מערסט אין קרענק. רובֿ פון די 100 אָוווערלאַפּינג מאַרקערס (n = 70) מיינטיינד די זעלבע ריכטונג פון טוישן אין די צוויי דאַטן שטעלט (פיגורע ס 6 ב). די 70 וואַלאַדייטאַד מאַרך-פֿאַרבונדענע CSF מאַרקערס (טאַבלע S2H) לאַרגעלי פאַרטראַכטנ זיך די פריער באמערקט טאַפליע אויסדרוק טרענדס, דאָס איז, די אַראָפּ-רעגולירן פון וואַסקיאַלער פּראָטעינס און די אַרויף-רעגולירן פון אַלע אנדערע פּאַנאַלז. בלויז 10 פון די 70 וואַלאַדייטאַד פּראָטעינס געוויזן ענדערונגען אין אַד זעט וואָס קאַנטראַדיקט די טאַפליע טרענדס. אין סדר צו דזשענערייט אַ טאַפליע וואָס בעסטער ריפלעקס די קוילעלדיק גאַנג פון דעם מאַרך און סערעבראָספּינאַל פליסיק, מיר יקסקלודיד די 10 פּראָטעינס פון די טאַפליע פון ​​אינטערעס וואָס מיר לעסאָף וועראַפייד (פיגורע 5 אַ). דעריבער, אונדזער טאַפליע לעסאָף ינקלודז אַ גאַנץ פון 60 פּראָטעינס וועראַפייד אין צוויי פרייַ CSF AD קאָהאָרץ ניצן פאַרשידענע מוסטער צוגרייטונג און MS פּלאַטפאָרמע אַנאַליסיס. די ז- כעזשבן אויסדרוק פּלאַץ פון די לעצט פּאַנאַלז אין די CSF קאָפּיע 1 קאָנטראָל און אַד קאַסעס באשטעטיקט די טאַפליע גאַנג באמערקט אין די CSF קאָהאָרט מיר געפֿונען (פיגורע 5 ב).
צווישן די 60 פּראָטעינס, עס זענען מאַלאַקיולז באַוווסט צו זיין פֿאַרבונדן מיט אַד, אַזאַ ווי אָסטעאָפּאָנטין (SPP1), וואָס איז אַ פּראָ-ינפלאַמאַטאָרי סיטאָקינע וואָס איז פארבונדן מיט אַד אין פילע שטודיום (39-41), און GAP43, א סינאַפּטיק פּראָטעין. וואָס איז קלאר לינגקט צו נעוראָדעגענעראַטיאָן (42). די מערסט גאָר וועראַפייד פּראָטעינס זענען מאַרקערס שייַכות צו אנדערע נעוראָדעגענעראַטיווע חולאתן, אַזאַ ווי אַמיאָטראָפיק לאַטעראַל סקלעראָוסאַס (ALS) פֿאַרבונדענע סופּעראָקסידע דיסמוטאַסע 1 (SOD1) און פּאַרקינסאָן ס קרענק פֿאַרבונדענע דעסאַקעראַסע (PARK7). מיר האָבן אויך וועראַפייד אַז פילע אנדערע מאַרקערס, אַזאַ ווי SMOC1 און מאַרך-רייַך מעמבראַנע אַטאַטשמאַנט סיגנאַלינג פּראָטעין 1 (BASP1), האָבן לימיטעד פרייַערדיק פֿאַרבינדונגען צו נעוראָדעגענעראַטיאָן. עס איז כדאי צו באמערקן אַז רעכט צו זייער נידעריק קוילעלדיק זעט אין די CSF פּראָטעאָמע, עס איז שווער פֿאַר אונדז צו נוצן דעם הויך-טראַפּוט איין-שאָס דיטעקשאַן אופֿן צו רילייאַבלי דעטעקט MAPT און זיכער אנדערע אַד-פֿאַרבונדענע פּראָטעינס (למשל, NEFL און NRGN ) (43, 44).
דערנאָך מיר אָפּגעשטעלט די 60 בילכערקייַט טאַפליע מאַרקערס אין דריי נאָך רעפּלאַקייט אַנאַליזעס. אין CSF Copy 2, מיר געוויינט אַ איין TMT-MS צו אַנאַלייז אַ פרייַ קאָהאָרט פון 297 קאָנטראָל און אַד סאַמפּאַלז פון Emory Goizueta ADRC (17). CSF רעפּלאַקיישאַן 3 ינקלודעד אַ ריאַנאַליסיס פון בנימצא TMT-MS דאַטן פון 120 קאָנטראָל און אַד פּאַטיענץ פון לאַוסאַננע, שווייץ (45). מיר דיטעקטאַד מער ווי צוויי-טערדז פון די 60 בילכערקייַט מאַרקערס אין יעדער דאַטאַסעט. כאָטש די שווייצער לערנען געניצט פאַרשידענע MS פּלאַטפאָרמס און TMT קוואַנטאַפאַקיישאַן מעטהאָדס (45, 46), מיר שטארק ריפּראַדוסט אונדזער טאַפליע טרענדס אין צוויי ריפּיטיד אַנאַליזעס (פיגורע 5, C און D, און טאַבלעס S2, I, און J). צו אָפּשאַצן די קרענק ספּעסיפיקאַטי פון אונדזער גרופּע, מיר געוויינט TMT-MS צו אַנאַלייז די פערט רעפּלאַקיישאַן דאַטן שטעלן (CSF רעפּלאַקיישאַן 4), וואָס ינקלודז ניט בלויז קאָנטראָל (n = 18) און אַד (n = 17) קאַסעס, אָבער אויך פּד ( n = 14)), ALS (n = 18) און פראָנטאָטעמפּאָראַל דימענשיאַ (פטד) סאַמפּאַלז (n = 11) (טאַבלע ס1אַ). מיר הצלחה קוואַנטאַפייד קימאַט צוויי-טערדז פון די טאַפליע פּראָטעינס אין דעם קאָהאָרט (38 פון 60). די רעזולטאַטן הויכפּונקט די אַד-ספּעציפיש ענדערונגען אין אַלע פינף ביאָמאַרקער פּאַנאַלז (פיגורע 5E און טיש S2K). די פאַרגרעסערן אין די מעטאַבאָליטע גרופּע געוויזן די סטראָנגעסט אַד ספּעסיפיקאַטי, נאכגעגאנגען דורך די מיעלינאַטיאָן און גליאַל גרופּע. אין אַ ווייניקער מאָס, FTD אויך ווייַזן אַ פאַרגרעסערן צווישן די פּאַנאַלז, וואָס קען פאַרטראַכטנ זיך ענלעך פּאָטענציעל נעץ ענדערונגען (17). אין קאַנטראַסט, ALS און PD געוויזן כּמעט די זעלבע מיעלינאַטיאָן, גליאַל און מאַטאַבאַליזאַם פּראָופיילז ווי די קאָנטראָל גרופּע. קוילעלדיק, טראָץ דיפעראַנסיז אין מוסטער צוגרייטונג, MS פּלאַטפאָרמע און TMT קוואַנטאַפאַקיישאַן מעטהאָדס, די ריפּיטיד אַנאַליזעס ווייַזן אַז אונדזער בילכערקייַט טאַפליע מאַרקערס האָבן העכסט קאָנסיסטענט אַד-ספּעציפיש ענדערונגען אין מער ווי 500 יינציק CSF סאַמפּאַלז.
AD נעוראָדעגענעראַטיאָן איז וויידלי דערקענט עטלעכע יאָרן איידער די אָנסעט פון קאַגניטיוו סימפּטאָמס, אַזוי עס איז אַ דרינגלעך נויט פֿאַר בייאָומאַרקערז פון AsymAD (5, 31). אָבער, מער און מער עווידענסעס ווייַזן אַז די ביאָלאָגי פון אַסימאַד איז ווייַט פון כאָומאַדזשיניאַס, און די קאָמפּלעקס ינטעראַקשאַן פון ריזיקירן און ריזיליאַנס פירט צו גרויס יחיד דיפעראַנסיז אין סאַבסאַקוואַנט קרענק פּראַגרעשאַן (47). כאָטש עס איז געניצט צו ידענטיפיצירן אַסימאַד קאַסעס, די לעוועלס פון האַרץ CSF ביאָמאַרקערס (Aβ1-42, גאַנץ טאַו און פּ-טאַו) האָבן נישט פּראָווען צו זיין ביכולת צו פאַרלאָזלעך פאָרויסזאָגן וואָס וועט פּראָגרעס צו דימענשיאַ (4, 7), וואָס ינדיקייץ מער. נייטיק צו אַרייַננעמען האָליסטיק ביאָמאַרקער מכשירים באזירט אויף קייפל אַספּעקץ פון מאַרך פיזיאַלאַדזשי צו אַקיעראַטלי סטראַטיפיי די ריזיקירן פון דעם באַפעלקערונג. דעריבער, מיר דערנאָך אַנאַלייזד אונדזער אַד-וואַלאַדייטאַד ביאָמאַרקער טאַפליע אין די אַסימאַד באַפעלקערונג פון CSF קאָפּיע 1. די 31 אַסימאַד קאַסעס געוויזן אַבנאָרמאַל האַרץ ביאָמאַרקער לעוועלס (Aβ1-42 / גאַנץ טאַו עליסאַ פאַרהעלטעניש, <5.5) און גאַנץ דערקענונג (מידישאַן מאָקאַ, 27.1) ± 2.2) (טאַבלע ס1אַ). אין אַדישאַן, אַלע מענטשן מיט אַסימאַד האָבן אַ קליניש דימענשיאַ כעזשבן פון 0, וואָס ינדיקייץ אַז עס איז קיין זאָגן פון אַ אַראָפּגיין אין טעגלעך קאַגניטיוו אָדער פאַנגקשאַנאַל פאָרשטעלונג.
מיר ערשטער אַנאַלייזד די לעוועלס פון די וואַלאַדייטאַד פּאַנאַלז אין אַלע 96 CSF רעפּלאַקייטן 1, אַרייַנגערעכנט די AsymAD קאָהאָרט. מיר געפֿונען אַז עטלעכע פּאַנאַלז אין די AsymAD גרופּע האָבן באַטייטיק אַד-ווי זעט ענדערונגען, די וואַסקיאַלער טאַפליע געוויזן אַ דאַונווערד גאַנג אין AsymAD, בשעת אַלע אנדערע פּאַנאַלז געוויזן אַן אַרוף גאַנג (פיגורע 6 אַ). דעריבער, אַלע פּאַנאַלז געוויזן אַ העכסט באַטייַטיק קאָראַליישאַן מיט ELISA Aβ1-42 און גאַנץ טאַו לעוועלס (פיגורע 6ב). אין קאַנטראַסט, די קאָראַליישאַן צווישן די גרופּע און די מאָקאַ כעזשבן איז לעפיערעך נעבעך. איינער פון די מער סטרייקינג פיינדינגז פון די אַנאַליזעס איז די גרויס קייט פון טאַפליע אַבאַנדאַנסיז אין די AsymAD קאָהאָרט. ווי געוויזן אין פיגורע 6 אַ, די טאַפליע מדרגה פון די אַסימאַד גרופּע יוזשאַוואַלי קראָסיז די טאַפליע מדרגה פון די קאָנטראָל גרופּע און די אַד גרופּע, ווייזונג לעפיערעך הויך וועריאַביליטי. צו ווייַטער ויספאָרשן די העטעראַדזשיניאַטי פון AsymAD, מיר געווענדט מולטידימענסיאָנאַל סקיילינג (MDS) אַנאַליסיס צו 96 CSF רעפּלאַקיישאַן 1 קאַסעס. MDS אַנאַליסיס אַלאַוז צו וויזשוואַלייז די ענלעכקייט צווישן קאַסעס באזירט אויף זיכער וועריאַבאַלז אין די דאַטן שטעלן. פֿאַר דעם קנויל אַנאַליסיס, מיר נוצן בלויז די וואַלאַדייטאַד טאַפליע מאַרקערס וואָס האָבן אַ סטאַטיסטיש באַטייטיק ענדערונג (P <0.05, AD / קאָנטראָל) אין די CSF ופדעקונג און רעפּלאַקיישאַן 1 פּראָטעאָמע (n = 29) (Table S2L) מדרגה. דער אַנאַליסיס געשאפן קלאָר ספּיישאַל קלאַסטערינג צווישן אונדזער קאָנטראָל און אַד קאַסעס (פיגורע 6C). אין קאַנטראַסט, עטלעכע אַסימאַד קאַסעס זענען קלאר קלאַסטערד אין די קאָנטראָל גרופּע, בשעת אנדערע זענען ליגן אין אַד קאַסעס. צו ווייַטער ויספאָרשן דעם אַסימאַד העטעראַדזשיניאַטי, מיר געוויינט אונדזער MDS מאַפּע צו דעפינירן צוויי גרופּעס פון די אַסימאַד קאַסעס. דער ערשטער גרופּע אַרייַנגערעכנט אַסימאַד קאַסעס קלאַסטערד נעענטער צו די קאָנטראָל (n = 19), בשעת די רגע גרופּע איז קעראַקטערייזד דורך אַסימאַד קאַסעס מיט אַ מאַרקער פּראָפיל נעענטער צו אַד (n = 12).
(א) דער אויסדרוק מדרגה (ז- כעזשבן) פון די CSF ביאָמאַרקער גרופּע אין אַלע 96 סאַמפּאַלז אין די CSF רעפּלאַקיישאַן 1 קאָהאָרט, אַרייַנגערעכנט AsymAD. אַנאַליסיס פון דיפעראַנסיז מיט Tukey ס פּאָסטן-קערעקשאַן איז געניצט צו אָפּשאַצן די סטאַטיסטיש באַטייַט פון טאַפליע זעט ענדערונגען. (ב) קאָראַליישאַן אַנאַליסיס פון טאַפליע פּראָטעין זעט מדרגה (ז- כעזשבן) מיט מאָקאַ כעזשבן און גאַנץ טאַו מדרגה אין ELISA Aβ1-42 און CSF קאָפּיע 1 סאַמפּאַלז. די פּירסאָן קאָראַליישאַן קאָואַפישאַנט מיט די באַטייַטיק פּ ווערט איז געוויזן. (C) די MDS פון 96 CSF קאָפּיע 1 קאַסעס איז באזירט אויף די זעט לעוועלס פון 29 וואַלאַדייטאַד טאַפליע מאַרקערס, וואָס זענען באטייטיק פארענדערט אין די ופדעקונג און CSF קאָפּיע 1 דאַטן שטעלט [P <0.05 AD/control (CT)]. די אַנאַליסיס איז געניצט צו טיילן די אַסימאַד גרופּע אין קאָנטראָל (n = 19) און אַד (n = 12) סאַבגרופּס. (ד) די ווולקאַן פּלאַנעווען ווייזט די דיפערענטשאַל אויסדרוק פון אַלע CSF רעפּלאַקיישאַן 1 פּראָטעינס מיט לאָג 2 פאַרלייגן ענדערונג (רענטגענ-אַקס) קאָרעוו צו די -לאָג 10 סטאַטיסטיש פּ ווערט צווישן די צוויי אַסימאַד סאַבגרופּס. די טאַפליע ביאָמאַרקערס זענען בונט. (E) CSF רעפּלאַקיישאַן 1 זעט מדרגה פון די סעלעקציע גרופּע ביאָמאַרקערס זענען דיפערענטשאַלי אויסגעדריקט צווישן אַסימאַד סאַבגרופּס. טוקיי ס פּאָסט-אַדזשאַסטיד אַנאַליסיס פון וועריאַנס איז געניצט צו אַססעסס סטאַטיסטיש באַטייַט.
מיר יגזאַמאַנד די דיפערענטשאַל פּראָטעין אויסדרוק צווישן די קאָנטראָל און AD-ווי אַסימאַד קאַסעס (פיגורע 6 ד און טאַבלע ס 2 ל). די ריזאַלטינג ווולקאַן מאַפּע ווייזט אַז 14 טאַפליע מאַרקערס האָבן געביטן באטייטיק צווישן די צוויי גרופּעס. רובֿ פון די מאַרקערס זענען מיטגלידער פון די סינאַפּסע און מאַטאַבאַליזאַם. אָבער, SOD1 און מיריסטאָוילאַטעד אַלאַנינע-רייַך פּראָטעין קינאַסע C סאַבסטרייט (MARCKS), וואָס זענען ריספּעקטיוולי מיטגלידער פון די מיעלין און גליאַל ימיון גרופּעס, אויך געהערן צו דער גרופּע (פיגורע 6, ד און E). די וואַסקיאַלער טאַפליע אויך קאַנטריביוטיד צוויי מאַרקערס וואָס זענען באטייטיק רידוסט אין די AD-ווי AsymAD גרופּע, אַרייַנגערעכנט AE ביינדינג פּראָטעין 1 (AEBP1) און דערגאַנג משפּחה מיטגליד C9. עס איז געווען קיין באַטייטיק חילוק צווישן די קאָנטראָל און אַד-ווי אַסימאַד סאַבגרופּס אין ELISA AB1-42 (P = 0.38) און פּ-טאַו (P = 0.28), אָבער עס איז טאַקע אַ באַטייטיק חילוק אין די גאַנץ טאַו מדרגה (פּ = 0.0031) ) (פיג. ס 7). עס זענען עטלעכע טאַפליע מאַרקערס וואָס אָנווייַזן אַז די ענדערונגען צווישן די צוויי אַסימאַד סאַבגרופּס זענען מער באַטייטיק ווי די גאַנץ טאַו לעוועלס (למשל YWHAZ, SOD1 און MDH1) (פיגורע 6E). קוילעלדיק, די רעזולטאַטן אָנווייַזן אַז אונדזער וואַלאַדייטאַד טאַפליע קען אַנטהאַלטן ביאָמאַרקערס וואָס קענען סובטיפּע און פּאָטענציעל ריזיקירן סטראַטיפיקאַטיאָן פון פּאַטיענץ מיט אַסימפּטאָמאַטיק קרענק.
עס איז אַ דרינגלעך נויט פֿאַר סיסטעם-באזירט ביאָמאַרקער מכשירים צו בעסער מעסטן און ציל די פאַרשידן פּאַטהאָפיסיאָלאָגי הינטער אַד. די מכשירים זענען דערוואַרט צו נישט בלויז טוישן אונדזער אַד דיאַגנאָסטיק פריימווערק, אָבער אויך העכערן די אַדאַפּטיישאַן פון עפעקטיוו, פּאַציענט-ספּעציפיש באַהאַנדלונג סטראַטעגיעס (1, 2). צו דעם סוף, מיר געווענדט אַן אַנבייאַסט פולשטענדיק פּראָטעאָמיקס צוגאַנג צו AD מאַרך און CSF צו ידענטיפיצירן וועב-באזירט CSF ביאָמאַרקערס וואָס פאַרטראַכטנ אַ ברייט קייט פון מאַרך-באזירט פּאַטהאָפיסיאָלאָגי. אונדזער אַנאַליסיס געשאפן פינף CSF ביאָמאַרקער פּאַנאַלז, וואָס (איך) פאַרטראַכטנ זיך סינאַפּסעס, בלוט כלים, מיעלין, ימיון און מעטאַבאַליק דיספאַנגקשאַן; (ii) באַווייַזן שטאַרק רעפּראָדוסיביליטי אויף פאַרשידענע MS פּלאַטפאָרמס; (iii) ווייַזן פּראָגרעסיוו קרענק-ספּעציפיש ענדערונגען אין די פרי און שפּעט סטאַגעס פון אַד. קוילעלדיק, די פיינדינגז פאָרשטעלן אַ פּראַמאַסינג שריט צו דער אַנטוויקלונג פון דייווערס, פאַרלאָזלעך, וועב-אָריענטיד ביאָמאַרקער מכשירים פֿאַר אַד פאָרשונג און קליניש אַפּלאַקיישאַנז.
אונדזער רעזולטאַטן באַווייַזן די העכסט קאַנסערווד אָרגאַניזאַציע פון ​​די AD מאַרך נעץ פּראָטעאָמע און שטיצן די נוצן ווי אַן אַנקער פֿאַר סיסטעם-באזירט בייאָומאַרקער אַנטוויקלונג. אונדזער אַנאַליסיס ווייזט אַז צוויי פרייַ TMT-MS דאַטאַסעץ מיט AD און AsymAD סייכל האָבן שטאַרק מאַדזשאַלעראַטי. די פיינדינגז פאַרברייטערן אונדזער פריערדיקן אַרבעט, דעמאַנסטרייטינג די פּרעזערוויישאַן פון די שטאַרק מאַדזשולז פון מער ווי 2,000 מאַרך געוועבן פון קייפל פרייַ קאָהאָרטן אין די פראָנטאַל, פּאַריעטאַל און טעמפּעראַל קאָרטעקס (17). דער קאָנסענסוס נעץ ריפלעקס פאַרשידן קרענק-פֿאַרבונדענע ענדערונגען באמערקט אין קראַנט פאָרשונג, אַרייַנגערעכנט די פאַרגרעסערן פון גליאַל-רייַך ינפלאַמאַטאָרי מאַדזשולז און די פאַרקלענערן פון נעוראָן-רייַך מאַדזשולז. ווי קראַנט פאָרשונג, דעם גרויס-וואָג נעץ אויך פֿעיִקייטן באַטייַטיק מאַדזשאַלער ענדערונגען אין AsymAD, ווייַזונג אַ פאַרשיידנקייַט פון פאַרשידענע פּרעקליניקאַל פּאַטהאָפיסיאָלאָגי (17).
אָבער, אין דעם העכסט קאָנסערוואַטיווע סיסטעם-באזירט פריימווערק, עס איז מער פיין-גריינד בייאַלאַדזשיקאַל העטעראַדזשיניאַטי, ספּעציעל צווישן מענטשן אין די פרי סטאַגעס פון אַד. אונדזער ביאָמאַרקער טאַפליע איז ביכולת צו ויסמאָלן צוויי סאַבגרופּס אין AsymAD, וואָס באַווייַזן די באַטייַטיק דיפערענטשאַל אויסדרוק פון קייפל CSF מאַרקערס. אונדזער גרופּע איז געווען ביכולת צו הויכפּונקט די בייאַלאַדזשיקאַל דיפעראַנסיז צווישן די צוויי סאַבגרופּס, וואָס זענען נישט קלאָר ווי דער טאָג אין דער מדרגה פון האַרץ AD ביאָמאַרקערס. קאַמפּערד מיט די קאָנטראָל גרופּע, די Aβ1-42 / גאַנץ טאַו ריישיאָוז פון די אַסימאַד מענטשן זענען אַבנאָרמאַלי נידעריק. אָבער, בלויז די גאַנץ טאַו לעוועלס זענען באטייטיק אַנדערש צווישן די צוויי אַסימאַד סאַבגרופּס, בשעת די Aβ1-42 און p-tau לעוועלס פארבליבן לעפיערעך פאַרגלייַכלעך. זינט הויך CSF טאַו סימז צו זיין אַ בעסער פּרידיקטער פון קאַגניטיוו סימפּטאָמס ווי Aβ1-42 לעוועלס (7), מיר כאָשעד אַז די צוויי אַסימאַד קאָהאָרץ קען האָבן פאַרשידענע ריסקס פון קרענק פּראַגרעשאַן. געגעבן די לימיטעד מוסטער גרייס פון אונדזער AsymAD און די פעלן פון לאַנדזשאַטודאַנאַל דאַטן, ווייַטער פאָרשונג איז דארף צו קאַנפאַדאַנטלי ציען די קאַנקלוזשאַנז. אָבער, די רעזולטאַטן אָנווייַזן אַז אַ סיסטעם-באזירט CSF טאַפליע קענען פאַרבעסערן אונדזער פיייקייט צו יפעקטיוולי סטראַטיפיצירן מענטשן בעשאַס די אַסימפּטאָמאַטיק בינע פון ​​די קרענק.
קוילעלדיק, אונדזער פיינדינגז שטיצן די ראָלע פון ​​קייפל בייאַלאַדזשיקאַל פאַנגקשאַנז אין די פּאַטאַדזשענעסיס פון אַד. אָבער, דיסרעגיאַלייטאַד ענערגיע מאַטאַבאַליזאַם איז געווארן די באַוווסט טעמע פון ​​אַלע אונדזער פינף וואַלאַדייטאַד לייבלינג פּאַנאַלז. מעטאַבאַליק פּראָטעינס, אַזאַ ווי היפּאָקסאַנטהינע-גואַנינע פאָספאָריבאָסילטראַנספעראַסע 1 (HPRT1) און לאַקטייט דעהידראָגענאַסע א (לדהאַ), זענען די מערסט שטאַרק וואַלאַדייטאַד סינאַפּטיק בייאָומאַרקערז, וואָס ינדיקייץ אַז די פאַרגרעסערן אין AD CSF איז העכסט רעפּראָדוסיבלע געשלעכט. אונדזער בלוט כלים און גליאַל פּאַנאַלז אויך אַנטהאַלטן עטלעכע מאַרקערס ינוואַלווד אין די מאַטאַבאַליזאַם פון אָקסידאַטיווע סאַבסטאַנסיז. די פיינדינגז זענען קאָנסיסטענט מיט די שליסל ראָלע וואָס מעטאַבאַליק פּראַסעסאַז שפּילן אין די גאנצע מאַרך, ניט בלויז צו טרעפן די הויך ענערגיע פאָדערונג פון נוראַנז, אָבער אויך צו טרעפן די הויך ענערגיע פאָדערונג פון אַסטראָסיטעס און אנדערע גליאַל סעלז (17, 48). אונדזער רעזולטאַטן שטיצן גראָוינג זאָגן אַז ענדערונגען אין רעדאָקס פּאָטענציעל און יבעררייַס פון ענערגיע פּאַטווייז קען זיין די האַרץ פֿאַרבינדונג צווישן עטלעכע שליסל פּראַסעסאַז ינוואַלווד אין די פּאַטאַדזשענעסיס פון אַד, אַרייַנגערעכנט מיטאָטשאָנדריאַל דיסאָרדערס, גליאַל-מעדיאַטעד אָנצינדונג און וואַסקיאַלער שעדיקן (49). אין אַדישאַן, די מעטאַבאַליק סערעבראָספּינאַל פליסיק ביאָמאַרקערס אַנטהאַלטן אַ גרויס נומער פון דיפערענטשאַלי רייַך פּראָטעינס צווישן אונדזער קאָנטראָל און AD-ווי AsymAD סאַבגרופּס, סאַגדזשעסטינג אַז די דיסראַפּשאַן פון די ענערגיע און רעדאָקס פּאַטווייז קען זיין קריטיש אין די פּריקליניקאַל בינע פון ​​די קרענק.
די פאַרשידענע טרענדס פון מאַרך און סערעבראָספּינאַל פליסיק טאַפליע וואָס מיר האָבן באמערקט אויך האָבן טשיקאַווע בייאַלאַדזשיקאַל ימפּלאַקיישאַנז. סינאַפּסעס און מאַטאַבאַליזאַם רייַך אין נוראַנז ווייַזן דיקריסט לעוועלס אין די אַד מאַרך און געוואקסן זעט אין סערעבראָספּינאַל פליסיק. געגעבן אַז נוראַנז זענען רייַך אין ענערגיע-פּראַדוסינג מיטאָטשאָנדריאַ ביי סינאַפּסעס צו צושטעלן ענערגיע פֿאַר זייער פילע ספּעשאַלייזד סיגנאַלז (50), די ענלעכקייט פון די אויסדרוק פּראָופיילז פון די צוויי נעוראָן גרופּעס איז דערוואַרט. די אָנווער פון נוראַנז און די יקסטרוזשאַן פון דאַמידזשד סעלז קענען דערקלערן די טרענדס פון די מאַרך און CSF טאַפליע אין שפּעטער קרענק, אָבער זיי קענען נישט דערקלערן די פרי טאַפליע ענדערונגען וואָס מיר אָבסערווירן (13). איין מעגלעך דערקלערונג פֿאַר די פיינדינגז אין פרי אַסימפּטאָמאַטיק קרענק איז אַבנאָרמאַל סינאַפּטיק פּרונינג. ניו זאָגן אין מויז מאָדעלס סאַגדזשעסץ אַז מיקראָגליאַ-מעדיאַטעד סינאַפּטיק פאַגאָסיטאָסיס קען זיין אַבנאָרמאַלי אַקטיווייטיד אין אַד און פירן צו פרי סינאַפּסע אָנווער אין דעם מאַרך (51). דעם דיסקאַרדיד סינאַפּטיק מאַטעריאַל קען אָנקלייַבן אין CSF, וואָס איז וואָס מיר אָבסערווירן די פאַרגרעסערן אין CSF אין די נעוראָן טאַפליע. ימיון-מעדיאַטעד סינאַפּטיק פּרונינג קען אויך טייל דערקלערן די פאַרגרעסערן אין גליאַל פּראָטעינס וואָס מיר אָבסערווירן אין דעם מאַרך און סערעבראָספּינאַל פליסיק איבער די קרענק פּראָצעס. אין אַדישאַן צו סינאַפּטיק פּרונינג, קוילעלדיק אַבנאָרמאַלאַטיז אין די עקסאָסיטיק פּאַטוויי קען אויך פירן צו פאַרשידענע מאַרך און CSF אויסדרוקן פון נעוראָנאַל מאַרקערס. א נומער פון שטודיום האָבן געוויזן אַז די אינהאַלט פון עקסאָסאָמע אין די פּאַטאַדזשענעסיס פון אַד מאַרך איז פארענדערט (52). די עקסטראַסעללולאַר פּאַטוויי איז אויך ינוואַלווד אין די פּראָוליפעריישאַן פון Aβ (53, 54). עס איז כדאי צו באמערקן אַז סאַפּרעשאַן פון עקססאָמאַל ויסשיידונג קען רעדוצירן אַד-ווי פּאַטאַלאַדזשי אין אַד טראַנסגעניק מויז מאָדעלס (55).
אין דער זעלביקער צייט, די פּראָטעין אין די וואַסקיאַלער טאַפליע געוויזן אַ מעסיק פאַרגרעסערן אין די אַד מאַרך, אָבער באטייטיק דיקריסט אין די CSF. די פאַנגקשאַנז פון די בלוט-מאַרך שלאַבאַן (BBB) ​​קענען טייל דערקלערן די פיינדינגז. פילע פרייַ פּאָסטמאָרטעם מענטש שטודיום האָבן דעמאַנסטרייטיד BBB ברייקדאַון אין אַד (56, 57). די שטודיום באשטעטיקט פאַרשידן אַבנאָרמאַל אַקטיוויטעטן אַרום דעם טייטלי געחתמעט שיכטע פון ​​ענדאָטהעליאַל סעלז, אַרייַנגערעכנט מאַרך קאַפּאַלערי ליקאַדזש און פּעריוואַסקיאַלער אַקיומיאַליישאַן פון בלוט-דערטראגן פּראָטעינס (57). דאָס קען צושטעלן אַ פּשוט דערקלערונג פֿאַר די עלעוואַטעד וואַסקיאַלער פּראָטעינס אין דעם מאַרך, אָבער עס קען נישט גאָר דערקלערן די דיפּלישאַן פון די זעלבע פּראָטעינס אין די סערעבראָספּינאַל פליסיק. איין מעגלעכקייט איז אַז די הויפט נערוועז סיסטעם איז אַקטיוולי ייסאַלייטינג די מאַלאַקיולז צו סאָלווע די פּראָבלעם פון געוואקסן אָנצינדונג און אָקסידאַטיווע דרוק. די רעדוקציע אין עטלעכע פון ​​די מערסט שטרענג CSF פּראָטעינס אין דעם טאַפליע, ספּעציעל די ינוואַלווד אין ליפּאַפּראָוטין רעגולירן, איז שייַכות צו די ינאַבישאַן פון שעדלעך אָנצינדונג לעוועלס און די נעוראָפּראָטעקטיוו פּראָצעס פון ריאַקטיוו זויערשטאָף מינים. דאָס איז אמת פֿאַר פּאַראָקסאָנאַסע 1 (PON1), אַ ליפּאָפּראָטעין ביינדינג ענזיים פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר רידוסינג אָקסידאַטיווע דרוק לעוועלס אין די סערקיאַליישאַן (58, 59). אַלף-1-מיקראָגלאָבולין / ביקונין פּריקערסער (אַמבפּ) איז אן אנדער באטייטיק אַראָפּ-רעגיאַלייטאַד מאַרקער פון די וואַסקיאַלער גרופּע. עס איז די פּריקערסער פון די ליפּיד טראַנספּאָרטער ביקונין, וואָס איז אויך ינוואַלווד אין אָנצינדונג סאַפּרעשאַן און נוראַלאַדזשיקאַל פּראַטעקשאַן (60, 61).
טראָץ פאַרשידן טשיקאַווע כייפּאַטאַסאַז, די ינאַביליטי צו גלייך דעטעקט בייאָוקעמיקאַל קרענק מעקאַניזאַמז איז אַ באַוווסט באַגרענעצונג פון ופדעקונג-געטריבן פּראָטעאָמיקס אַנאַליסיס. דעריבער, ווייַטער פאָרשונג איז נייטיק צו קאַנפאַדאַנטלי דעפינירן די מעקאַניזאַמז הינטער די ביאָמאַרקער פּאַנאַלז. אין סדר צו מאַך צו דער אַנטוויקלונג פון MS-באזירט קליניש אַנאַליסיס, די צוקונפֿט ריכטונג אויך ריקווייערז די נוצן פון טאַרגעטעד קוואַנטיטאַטיווע מעטהאָדס פֿאַר גרויס-וואָג ביאָמאַרקער וועראַפאַקיישאַן, אַזאַ ווי סעלעקטיוו אָדער פּאַראַלעל אָפּרוף מאָניטאָרינג (62). מיר לעצטנס געוויינט פּאַראַלעל אָפּרוף מאָניטאָרינג (63) צו וואַלאַדייט פילע פון ​​די CSF פּראָטעין ענדערונגען דיסקרייבד דאָ. עטלעכע בילכערקייַט טאַפליע טאַרגאַץ זענען קוואַנטאַפייד מיט באַטייטיק אַקיעראַסי, אַרייַנגערעכנט YWHAZ, ALDOA און SMOC1, וואָס ריספּעקטיוולי מאַפּס צו אונדזער סינאַפּסע, מאַטאַבאַליזאַם און אָנצינדונג פּאַנאַלז (63). ינדעפּענדענט דאַטאַ אַקוואַזישאַן (DIA) און אנדערע MS-באזירט סטראַטעגיעס קען אויך זיין נוציק פֿאַר ציל וועראַפאַקיישאַן. בוד עט על. (64) עס איז לעצטנס דעמאַנסטרייטיד אַז עס איז אַ באַטייטיק אָוווערלאַפּ צווישן די AD ביאָמאַרקערס יידענאַפייד אין אונדזער CSF ופדעקונג דאַטן שטעלן און די פרייַ DIA-MS דאַטן שטעלן, וואָס באשטייט פון קימאַט 200 CSF סאַמפּאַלז פון דריי פאַרשידענע אייראפעישע קאָהאָרץ. די לעצטע שטודיום שטיצן די פּאָטענציעל פון אונדזער פּאַנאַלז צו יבערמאַכן אין פאַרלאָזלעך MS-באזירט דיטעקשאַן. טראַדיציאָנעל אַנטיבאָדי און אַפּטאַמער-באזירט דיטעקשאַן איז אויך וויכטיק פֿאַר דער ווייַטער אַנטוויקלונג פון שליסל אַד ביאָמאַרקערס. רעכט צו דער נידעריק זעט פון CSF, עס איז מער שווער צו דעטעקט די ביאָמאַרקערס מיט הויך-דורכקייט MS מעטהאָדס. NEFL און NRGN זענען צוויי ביישפילן פון נידעריק-זעה CSF ביאָמאַרקערס, וואָס זענען מאַפּט צו די טאַפליע אין אונדזער פולשטענדיק אַנאַליסיס, אָבער קענען ניט זיין רילייאַבלי דיטעקטאַד מיט אונדזער איין MS סטראַטעגיע. טאַרגאַטינג סטראַטעגיעס באזירט אויף קייפל אַנטיבאָדיעס, אַזאַ ווי PEA, קען העכערן די קליניש טראַנספאָרמאַציע פון ​​די מאַרקערס.
קוילעלדיק, דעם לערנען גיט אַ יינציק פּראָטעאָמיקס צוגאַנג פֿאַר די לעגיטימאַציע און וועראַפאַקיישאַן פון CSF AD ביאָמאַרקערס באזירט אויף פאַרשידענע סיסטעמען. אָפּטימיזינג די מאַרקער פּאַנאַלז אַריבער נאָך אַד קאָוהאָרץ און MS פּלאַטפאָרמס קען זיין פּראַמאַסינג צו שטייַגן אַד ריזיקירן סטראַטיפיקאַטיאָן און באַהאַנדלונג. שטודיום וואָס אָפּשאַצן די לאַנדזשאַטודאַנאַל מדרגה פון די פּאַנאַלז איבער צייַט זענען אויך קריטיש צו באַשליסן וואָס קאָמבינאַציע פון ​​​​מאַרקערס בעסטער סטראַטיפייז די ריזיקירן פון פרי קרענק און ענדערונגען אין די שטרענגקייַט פון קרענק.
אַחוץ פֿאַר די 3 סאַמפּאַלז קאַפּיד דורך CSF, אַלע CSF סאַמפּאַלז געניצט אין דעם לערנען זענען געזאמלט אונטער די אָספּיסיז פון Emory ADRC אָדער ענג פֿאַרבונדענע פאָרשונג אינסטיטוציעס. א גאַנץ פון פיר שטעלט פון Emory CSF סאַמפּאַלז זענען געניצט אין די פּראָטעאָמיקס שטודיום. די CSF קאָהאָרט איז געפונען צו אַנטהאַלטן סאַמפּאַלז פון 20 געזונט קאָנטראָלס און 20 אַד פּאַטיענץ. CSF קאָפּיע 1 כולל סאַמפּאַלז פון 32 געזונט קאָנטראָלס, 31 אַסימאַד מענטשן און 33 אַד מענטשן. CSF קאָפּיע 2 כּולל 147 קאָנטראָלס און 150 אַד סאַמפּאַלז. די מולטי-קרענק CSF רעפּלאַקיישאַן 4 קאָהאָרט אַרייַנגערעכנט 18 קאָנטראָלס, 17 אַד, 19 ALS, 13 PD און 11 FTD סאַמפּאַלז. לויט די העסקעם באוויליקט דורך די עמאָרי אוניווערסיטעט ינסטיטושאַנאַל איבערבליק באָרד, אַלע עמאָרי לערנען פּאַרטיסאַפּאַנץ באקומען ינפאָרמד צושטימען. לויט די 2014 נאַשאַנאַל אינסטיטוט פון אַגינג בעסטער פּראַקטיסיז גיידליינז פֿאַר אַלזשעימער ס סענטערס (https://alz.washington.edu/BiospecimenTaskForce.html), סערעבראָספּינאַל פליסיק איז געזאמלט און סטאָרד דורך לאַמבאַר פּאַנגקטשער. קאָנטראָל און אַסימאַד און אַד פּאַטיענץ באקומען סטאַנדערדייזד קאַגניטיוו אַסעסמאַנט אין עמאָרי קאָגניטיווע נעוראָלאָגי קליניק אָדער Goizueta ADRC. זייער סערעבראָספּינאַל פליסיק סאַמפּאַלז זענען טעסטעד דורך INNO-BIA AlzBio3 Luminex פֿאַר ELISA Aβ1-42, גאַנץ טאַו און פּ-טאַו אַנאַליסיס (65). ELISA וואַלועס זענען געניצט צו שטיצן די דיאַגנאָסטיק קלאַסאַפאַקיישאַן פון סאַבדזשעקץ באזירט אויף געגרינדעט אַד ביאָמאַרקער אָפּשניט קרייטיריאַ (66, 67). יקערדיק דעמאָגראַפיק און דיאַגנאָסטיק דאַטן פֿאַר אנדערע CSF דיאַגנאָסיז (FTD, ALS און PD) זענען אויך באקומען פון Emory ADRC אָדער אַפיליייטאַד פאָרשונג אינסטיטוציעס. די קיצער פאַל מעטאַדאַטאַ פֿאַר די Emory CSF קאַסעס קענען זיין געפֿונען אין טאַבלע S1A. די קעראַקטעריסטיקס פון די שווייצער CSF רעפּלאַקיישאַן 3 קאָהאָרט זענען פריער ארויס (45).
CSF געפֿונען דעם מוסטער. אין סדר צו פאַרגרעסערן די טיפקייַט פון אונדזער ופדעקונג פון די CSF דאַטן שטעלן, ימיון קאַנסאַמשאַן פון פּראָטעינס מיט הויך שעפע איז דורכגעקאָכט איידער טריפּסיניזאַטיאָן. אין קורץ, 130 μl CSF פון 40 יחיד CSF סאַמפּאַלז און אַ גלייַך באַנד (130 μl) פון הויך סעלעקט Top14 אַבונדאַנס פּראָטעין דיפּלישאַן סמאָלע (Thermo Fisher Scientific, A36372) זענען געשטעלט אין אַ ומדריי זייַל (Thermo Fisher Scientific, A89868) אין צימער טעמפּעראַטור ינקובאַטע). נאָך ספּיננינג פֿאַר 15 מינוט, סענטריפודזש די מוסטער בייַ 1000 ג פֿאַר 2 מינוט. א 3 ק ולטראַסענטריפוגאַל פילטער מיטל (Millipore, UFC500396) איז געניצט צו קאַנסאַנטרייט די עפלואַנט מוסטער דורך סענטריפוגינג ביי 14,000 ג פֿאַר 30 מינוט. צעפירן אַלע מוסטער וואַליומז צו 75 μל מיט פאָספאַטע באַפערד סאַלין. די פּראָטעין קאַנסאַנטריישאַן איז עוואַלואַטעד דורך די ביסינטשאָניניק זויער (בקאַ) אופֿן לויט דער פּראָטאָקאָל פון דער פאַבריקאַנט (טהערמאָ פישער ססיענטיפיק). די ימיונאָדעפּליטעד קסף (60 μל) פון אַלע 40 סאַמפּאַלז איז געווען דיידזשעסטיד מיט ליסיל ענדאָפּעפּטידאַסע (ליסק) און טריפּסין. אין קורץ, דער מוסטער איז רידוסט און אַלקילאַטעד מיט 1.2 μl 0.5 M טריס-2 (-קאַרבאָקסיעטהיל) -פאָספינע און 3 μl 0.8 M טשלאָראָאַסעטאַמידע ביי 90 ° C פֿאַר 10 מינוט, און דעמאָלט סאָניקאַטעד אין אַ וואַסער וואַנע פֿאַר 15 מינוט. דער מוסטער איז דיילוטאַד מיט 193 μl 8 ם ורעאַ באַפער [8 ם ורעאַ און 100 מם NaHPO4 (pH 8.5)] צו אַ לעצט קאַנסאַנטריישאַן פון 6 ם ורעאַ. LysC (4.5 μג; Wako) איז געניצט פֿאַר יבערנאַכטיק דיידזשעסטשאַן אין צימער טעמפּעראַטור. דער מוסטער איז דעמאָלט דיילוטאַד צו 1 ם ורעאַ מיט 50 מם אַמאָוניאַם בייקאַרבאָנאַטע (אַבק) (68). לייג אַן גלייַך סומע (4.5 μג) פון טריפּסין (פּראָמעגאַ), און ינגקיובייט די מוסטער פֿאַר 12 שעה. אַסידאַפיי די דיידזשעסטיד פּעפּטייד לייזונג צו אַ לעצט קאַנסאַנטריישאַן פון 1% פאָרמיק זויער (פאַ) און 0.1% טריפלואָראָאַסעטיק זויער (טפאַ) (66), און דאַן דיזאַלץ מיט אַ 50 מג Sep-Pak C18 זייַל (וואַטערס) ווי דיסקרייבד אויבן (25) . דער פּעפּטייד איז דעמאָלט ילוטאַד אין 1 מל פון 50% אַסעטאָניטרילע (אַקן). צו סטאַנדערדייז פּראָטעין קוואַנטאַפאַקיישאַן אַריבער באַטשאַז (25), 100 μל אַליקוואַץ פון אַלע 40 CSF סאַמפּאַלז זענען קאַמביינד צו דזשענערייט אַ געמישט מוסטער, וואָס איז געווען צעטיילט אין פינף גלאבאלע ינערלעך נאָרמאַל (GIS) (48) סאַמפּאַלז. כל יחיד סאַמפּאַלז און קאַמביינד סטאַנדאַרדס זענען דאַר דורך הויך-גיכקייַט וואַקוום (Labconco).
CSF קאפיעס די מוסטער. Dayon און חברים האָבן פריער דיסקרייבד ימיון דיפּלישאַן און דיידזשעסטשאַן פון CSF קאָפּיע 3 סאַמפּאַלז (45, 46). די רוען רעפּלאַקייט סאַמפּאַלז זענען נישט ינדיווידזשואַלי יממונאָדעפּליטעד. דיידזשעסט די אַנרימוווד סאַמפּאַלז אין טריפּסין ווי דיסקרייבד פריער (17). פֿאַר יעדער ריפּיטיד אַנאַליסיס, 120 μl אַליקוואַץ פון די ילוטיד פּעפּטייד פון יעדער מוסטער זענען פּאָאָלד צוזאַמען און צעטיילט אין גלייַך באַנד אַליקווץ צו זיין געוויינט ווי די TMT-לייבאַלד גלאבאלע ינערלעך נאָרמאַל (48). כל יחיד סאַמפּאַלז און קאַמביינד סטאַנדאַרדס זענען דאַר דורך הויך-גיכקייַט וואַקוום (Labconco). אין סדר צו פאַרבעסערן די סיגנאַל פון די נידעריק-זעה CSF פּראָטעין, דורך קאַמביינינג 125 μל פון יעדער מוסטער, אַ "ענכאַנסט" מוסטער איז געווען צוגעגרייט פֿאַר יעדער רעפּלאַקייט אַנאַליסיס [ד"ה, אַ בייאַלאַדזשיקאַל מוסטער וואָס מימיקס די פאָרשונג מוסטער, אָבער די סומע בנימצא איז פיל גרעסערע (37, 69)] צונויפגיסן אין אַ געמישט CSF מוסטער (17). די געמישט מוסטער איז דאַן ימיונרעמאָוועד מיט 12 מל פון הויך סעלעקט Top14 אַבונדאַנס פּראָטעין באַזייַטיקונג סמאָלע (טהערמאָ פישער ססיענטיפיק, A36372), דיידזשעסטיד ווי דיסקרייבד אויבן, און אַרייַנגערעכנט אין די סאַבסאַקוואַנט קייפל TMT לייבלינג.