用MALDI成像质谱法观察β-淀粉样肽类在阿尔茨海默病脑中的差异性沉积

脑中β-淀粉样蛋白(amyloid β, Aβ)沉积是阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)早期并贯穿始终的一个特征。在发病前，老年斑(senile plaques, SP)中可检测到不溶性Aβ的沉积。此外，Aβ也沉积在脑毛细血管和动脉壁中并引起脑淀粉样血管病(cerebral amyloid angiopathy, CAA)。Aβ肽包含大约40个氨基酸，并由淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)通过β-和γ-分泌酶(secretase)产生。虽然Aβ1-42在SP中占优势，但其它Aβ变体(包括N末端或C末端截短或修饰的Aβ)也存在于AD脑中。单个Aβ肽在老年人以及AD和CAA患者脑中的分布目前尚未完全清楚。Kakuda等采用基质辅助激光解吸/电离成像质谱法(matrix-assisted laser desorption/ionization-imaging mass spectrometry, MALDI-IMS)检测一系列Aβ肽类在尸检人脑中的空间分布。通过一些技术上的改进(比如对冰冻尸检脑标本进行甲酸预处理)，他们获得如下结果：(1)发现Aβ1-42和Aβ1-43选择性沉积于SP中，全长的Aβ肽(比如Aβ1-36、1-37、1-38、1-39、1-40和Aβ1-41)则沉积于软脑膜血管中；(2)首次采用IMS见到N末端截短的Aβ40和Aβ42(包括第3位谷氨酸被焦谷氨酸修饰)的差异性沉积；(3)Aβ1-42和Aβ1-41之间仅C末端单一氨基酸的改变即可导致它们分布方式的巨大差异，这或许是由于Aβ1-40、Aβ1-41和Aβ1-42之间在体外自聚集能力的差异。这些结果经过了免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC; 使用新研制的抗Aβ1-41抗体)的进一步验证。他们用MALDI-IMS观察到，Aβ肽类截短或修饰的C末端和N末端片段在AD和CAA患者脑中的差异性分布呈现时空特异性。特别的是，MALDI-IMS和IHC均检测到Aβ1-41，表明Aβ的C末端单独一个氨基酸改变即可导致显著的分布变化。上述结果表明，结合临床、遗传和病理学观察，MALDI-IMS可以作为深入了解AD和CAA病理机制的一种标准方法。