内溶酶体的Aβ浓度和pH值触发Aβ寡聚体的形成，诱导Tau错配

淀粉样蛋白β肽（Aβ）形成大于50kDa的寡聚体，称为AβOs，其具有突触毒性，可诱导氧化应激、内质网应激和神经炎症等，导致突触功能障碍和Tau错配，导致了AD的发病。除了细胞外AβOs的受体结合外，细胞内AβOs也参与了AD的发生发展，那么AβOs在胞内的组装过程到底如何呢？

来自杜塞尔多夫大学等机构的研究人员在《Nature Communication》上发布了关于AβOs聚集机制的文章，证实PH下降条件下，Aβ在内溶酶体大量积累，诱导AβOs聚集产生，进而靶向与树突棘结合，诱导Tau错配以及神经元活动损伤，同时也证明了内溶酶体系统是组装AβOs相关病理的主要位点。

研究结果

Aβ二聚体可组装成AβOs并与树突棘结合诱导Tau错配

为了研究AβOs的形成，作者构建了Aβ二聚体（dimAβ），其与单体相比构象特性没有改变。DimAβ在低聚反应中组装形成AβOs，进而聚集在树突棘和突触后膜。

尽管AβOs有聚集特性，但对小鼠原代神经元并没有明显毒性，其主要影响树突和胞体中Tau的错配，同时减少原代神经元中自发钙振荡。因此，dimAβ聚集形成的AβOs会损害神经元的活动和功能，但缺乏直接的神经元毒性。值得注意的是，dimAβ寡聚体效应出现的时间比AβOs晚（24hVS 3h），提示两者在细胞培养条件下的动力学和结构稳定性可能不同。

图1：AβOs在低聚反应中由dimAβ组装而成

图2：DimAβ、AβOs与树突和突触后棘结合，但对原代小鼠神经元没有直接的细胞毒作用

Aβ42和dimAβ在内溶酶体中积累

为了测试神经元细胞中Aβ42及AβOs的吸收，作者将SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞放入标记好的Aβ42的培养系统中，发现Aβ42积聚在细胞质的囊泡内，进一步用LysoTracker染色溶酶体，双染的共定位显示Aβ42在细胞内溶酶体中积累。

利用同样的方法，对AβOs的吸收及细胞内定位进行探索，揭示了与Aβ42相似的共定位。这证实了Aβ单体和AβOs都容易被神经元样细胞吸收并在溶酶体系统中积累。

图3：Aβ42和AβOs在内溶酶体中积累

内溶酶体pH降低可促进AβOs组装但延缓淀粉样原纤维形成

由于Aβ在内溶酶体中聚集可能引起浓度依赖的聚集响应，那么除了浓度，内溶酶体中的pH改变是否也会促进AβOs形成呢？

作者使用dimAβ同时确定pH值对AβOs形成和淀粉样原纤维形成的具体影响，在设置好PH的条件下，通过检测实时ThT荧光强度发现，AβOs形成的基本机制不受pH的影响，虽然ThT荧光强度在酸性pH值下降低，但仍然足够灵敏可以检测AβOs形成的信号，而且在PH为4.8时，AβOs聚集速度快速增加，其速度比间质pH(7.3) 快7900倍。

在dimAβ聚集过程中，第二个动力学阶段揭示了淀粉样原纤维的形成，它的形成特点是存在时间滞后。与AβO形成的加速相反，淀粉样蛋白形成的滞后时间并没有随着pH值的降低而减少，相反在pH值6.8及以下时，10小时内无法观察到淀粉样原纤维形成。

作者认为原因有两点：

（1）AβOs竞争淀粉样原纤维生长的单体生长底物；

（2）AβOs抑制淀粉样蛋白原纤维的生长。

图4：DimAβ组装动力学的pH依赖性

Aβ42可在内溶酶体PH条件下形成AβOs

作者研究了在内溶酶体PH的条件下增加Aβ浓度是否可以促进Aβ42组装成AβOs。结果发现在pH7.2且Aβ低浓度时，Aβ42显示淀粉样原纤维形成典型的S形组装动力学（图5a.c.f），在pH4.5且Aβ高浓度时，聚合形态从淀粉样原纤维转变为AβOs，与在溶酶体内pH下观察到的dimAβ簇相同（图5d，e，g，H），表明内溶酶体系统可能是体内AβOs形成的关键位点。

图5：Aβ42在溶酶体内pH值下迅速形成AβOs

AβOs可以从内溶酶体传播到细胞质和其他细胞器，甚至是其他细胞。作者通过检测ThT荧光强度和电镜观察发现，在内溶酶体pH条件下形成的AβOs在转换至中性pH值，AβOs会分解成球形和曲线AβO。

图6：pH值转变为中性后，AβOs的稳定性发生变化

图7：Aβ产生，摄取及AβOs形成过程

研究表明，AβOs的形成与pH相关，pH降低会导致聚集速度增加，而内溶酶体具有较低的pH条件，使其成为优先形成AβOs的场所。

DimAβ诱导组装的AβOs显示出与树突棘结合的特性，虽然缺乏直接的细胞毒性，但可以诱导Tau错配，并降低神经元活动，表明它们可以作为合适的AβOs模型来研究AD的发病机制。

参考文献

SchützmannMP, Hasecke F, Bachmann S, et al. Endo-lysosomal Aβ concentrationand pH trigger formation of Aβ oligomers that potently induce Taumissorting. NatCommun.2021;12(1):4634.

编译作者: 喵喵(Brainnews创作团队)

校审: 悟空 (Brainnews编辑部)