አጠቃላይ ፕሮቲዮሚክስ በአንጎል ላይ የተመሰረተ ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ባዮማርከርን በማሳየቱ እና በምልክት በአልዛይመር በሽታ ያሳያል።

የአልዛይመር በሽታ (ኤ.ዲ.) ብዙ መሰረታዊ የፓቶፊዚዮሎጂን የሚያንፀባርቁ የፕሮቲን ባዮማርከር የለውም, ይህም የምርመራ እና የሕክምናውን ሂደት እንቅፋት ይፈጥራል. እዚህ፣ ሰፊ የ AD ፓቶፊዚዮሎጂን የሚወክሉ ሴሬብሮስፒናል ፈሳሾችን (CSF) ባዮማርከርን ለመለየት አጠቃላይ ፕሮቲዮሚክስን እንጠቀማለን። መልቲplex mass spectrometry በ AD CSF እና በአንጎል ውስጥ በግምት 3,500 እና በግምት 12,000 ፕሮቲኖችን ለይቷል። የአንጎል ፕሮቲኖም የአውታረ መረብ ትንተና 44 የብዝሃ ህይወት ሞጁሎችን ፈትቷል, 15 ቱ ከሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ፕሮቲን ጋር ተደራርበዋል. በእነዚህ ተደራራቢ ሞጁሎች ውስጥ ያሉት የ CSF AD ማርከሮች ወደ አምስት የፕሮቲን ቡድኖች ተጣጥፈው የተለያዩ የፓቶፊዚዮሎጂ ሂደቶችን ይወክላሉ። በ AD አእምሮ ውስጥ ያሉት ሲናፕሶች እና ሜታቦላይቶች ይቀንሳሉ፣ ሲኤስኤፍ ግን ይጨምራል፣ በ glial-rich myelination እና በአእምሮ እና በሲኤስኤፍ ውስጥ ያሉ የበሽታ መከላከያ ቡድኖች ይጨምራሉ። የፓነሉ ለውጦች ወጥነት እና የበሽታ ልዩነት ከ 500 በላይ ተጨማሪ የሲኤስኤፍ ናሙናዎች ተረጋግጠዋል። እነዚህ ቡድኖች ደግሞ asymptomatic AD ውስጥ ባዮሎጂያዊ ንዑስ ቡድኖች ለይተው. በአጠቃላይ እነዚህ ውጤቶች በ AD ውስጥ ላሉ ክሊኒካዊ አፕሊኬሽኖች በዌብ ላይ የተመሰረቱ ባዮማርከር መሳሪያዎች ላይ ተስፋ ሰጪ እርምጃ ናቸው።
የአልዛይመር በሽታ (ኤ.ዲ.) በዓለም ዙሪያ በጣም የተለመደው የኒውሮዳጄኔሬቲቭ ዲሜንትያ መንስኤ ነው እና በተለያዩ የባዮሎጂካል ስርዓት ጉድለቶች ተለይተው ይታወቃሉ ፣ እነሱም የሲናፕቲክ ስርጭት ፣ ግላይል-ሚዲያድ ኢሚዩኒቲ እና ሚቶኮንድሪያል ሜታቦሊዝም (1-3)። ይሁን እንጂ በውስጡ የተቋቋመው የፕሮቲን ባዮማርከርስ አሁንም አሚሎይድ እና ታኡ ፕሮቲንን በመለየት ላይ ያተኩራል, እና ስለዚህ ይህን የተለያየ የስነ-ሕመም ጥናት ማንጸባረቅ አይችልም. በሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ (CSF) ውስጥ በጣም በአስተማማኝ ሁኔታ የሚለካው እነዚህ "ኮር" ፕሮቲን ባዮማርከሮች (i) አሚሎይድ ቤታ peptide 1-42 (Aβ1-42) የሚያጠቃልሉት የኮርቲካል አሚሎይድ ንጣፎችን መፈጠርን የሚያንፀባርቅ ነው። (ii) ጠቅላላ ታው, የአክሰን መበላሸት ምልክት; (iii) phospho-tau (p-tau), የፓቶሎጂ tau hyperphosphorylation ተወካይ (4-7). ምንም እንኳን እነዚህ ሴሬብሮስፒናል ፈሳሾች ባዮማርከርስ "ምልክት የተደረገባቸው" የኤ.ዲ. ፕሮቲን በሽታዎችን (4-7) እንድናገኝ ቢያመቻቹም ከበሽታው በስተጀርባ ያለውን ውስብስብ ባዮሎጂ ትንሽ ክፍል ብቻ ይወክላሉ.
የ AD biomarkers የፓቶፊዚዮሎጂ ልዩነት አለመኖሩ ብዙ ተግዳሮቶችን አስከትሏል፣ ከእነዚህም መካከል (i) የኤ.ዲ. በሽተኞችን ባዮሎጂያዊ ልዩነት መለየት እና መቁጠር አለመቻል ፣ (ii) የበሽታውን ክብደት እና እድገትን ፣ በተለይም በቅድመ ክሊኒካዊ ደረጃ ላይ ፣ እና ( iii) ሁሉንም የነርቭ መበላሸት ገጽታዎች ሙሉ በሙሉ መፍታት ያልቻሉ የሕክምና መድሃኒቶች እድገት. AD ከተዛማጅ በሽታዎች ለመግለጽ በ Landmark pathology ላይ መታመን እነዚህን ችግሮች ያባብሰዋል። ቁጥራቸው ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ የመጣ መረጃዎች እንደሚያሳዩት አብዛኞቹ የመርሳት ችግር ያለባቸው አረጋውያን ከአንድ በላይ የፓቶሎጂ ባህሪ አላቸው የግንዛቤ ማሽቆልቆል (8). እስከ 90% ወይም ከዚያ በላይ የሚሆኑ የኤ.ዲ. ፓቶሎጂ ያላቸው ግለሰቦች የደም ቧንቧ በሽታ፣ TDP-43 ማካተት ወይም ሌሎች የተበላሹ በሽታዎች (9) አለባቸው። እነዚህ ከፍተኛ መጠን ያላቸው የፓቶሎጂ መደራረብ አሁን ያለንበትን የመርሳት በሽታ የመመርመሪያ ማዕቀፋችንን አበላሽቶታል፣ እናም የበሽታውን የበለጠ አጠቃላይ የፓቶሎጂካል ፍቺ ያስፈልጋል።
የተለያዩ የኤ.ዲ. ባዮማርከርን አስቸኳይ ፍላጎት ከግምት ውስጥ በማስገባት መስኩ ባዮማርከርን ለማግኘት በአጠቃላይ ስርዓቱ ላይ የተመሰረተውን የ"omics" ዘዴን እየጨመረ መጥቷል። የተፋጠነ የፋርማሲዩቲካል አጋርነት (AMP-AD Alliance) በ2014 ተጀመረ እና በፕሮግራሙ ግንባር ቀደም ነው። ይህ በብሔራዊ የጤና፣ የአካዳሚክ እና የኢንዱስትሪ ተቋማት ሁለገብ ጥረት ስርዓትን መሰረት ያደረጉ ስልቶችን በመጠቀም የኤ.ዲ. ፓቶፊዚዮሎጂን በተሻለ ሁኔታ ለመወሰን እና የብዝሃ ህይወት መመርመሪያ ትንተና እና ህክምና ስልቶችን (10) ለማዘጋጀት ያለመ ነው። እንደ የዚህ ፕሮጀክት አካል፣ የአውታረ መረብ ፕሮቲዮቲክስ በኤ.ዲ. ውስጥ በስርአት ላይ ለተመሰረቱ ባዮማርከር እድገት ተስፋ ሰጪ መሳሪያ ሆኗል። ይህ ያልተዛባ በመረጃ ላይ የተመሰረተ አቀራረብ ውስብስብ የፕሮቲዮቲክስ መረጃ ስብስቦችን በቡድን ያደራጃል ወይም ከተወሰኑ የሕዋስ ዓይነቶች, የአካል ክፍሎች እና ባዮሎጂካል ተግባራት ጋር የተቆራኙትን በጋራ የተገለጹ ፕሮቲኖች "ሞዱሎች" (11-13). በኤ.ዲ. አንጎል (13-23) ላይ ወደ 12 የሚጠጉ በመረጃ የበለጸጉ የአውታረ መረብ ፕሮቲዮሚክስ ጥናቶች ተካሂደዋል። ባጠቃላይ እነዚህ ትንታኔዎች AD አንጎል ኔትወርክ ፕሮቲዮም በከፍተኛ ደረጃ የተጠበቀ ሞጁል ድርጅትን በገለልተኛ ስብስቦች እና በበርካታ ኮርቲካል ክልሎች ውስጥ እንደሚይዝ ያመለክታሉ። በተጨማሪም፣ ከእነዚህ ሞጁሎች ውስጥ የተወሰኑት ከ AD ጋር በተያያዙ የመረጃ ስብስቦች ውስጥ ሊባዙ የሚችሉ ለውጦችን ያሳያሉ፣ ይህም የበርካታ በሽታዎችን ፓቶፊዚዮሎጂ የሚያንፀባርቅ ነው። በአጠቃላይ እነዚህ ግኝቶች የአንጎል አውታረ መረብ ፕሮቲኖም በስርዓተ-ተኮር ባዮማርከር በ AD ውስጥ ለመገኘቱ ተስፋ ሰጪ መልህቅ ነጥብ ያሳያሉ።
የኤ.ዲ. የአንጎል ኔትወርክ ፕሮቲኖምን ወደ ክሊኒካዊ ጠቃሚ ስርዓት-ተኮር ባዮማርከር ለመቀየር ከአእምሮ የተገኘ ኔትወርክን ከ AD CSF ፕሮቲዮሚክ ትንታኔ ጋር አጣምረናል። ይህ የተቀናጀ አካሄድ ሲናፕስ፣ የደም ስሮች፣ ማይሊንኔሽን፣ እብጠት እና የሜታቦሊክ መንገዶችን ተግባርን ጨምሮ ከተለያዩ የአንጎል-ተኮር ፓቶፊዚዮሎጂ ጋር የተቆራኙትን አምስት ተስፋ ሰጪ የሲኤስኤፍ ባዮማርከርስ ስብስቦችን ለይቶ ለማወቅ አስችሏል። እነዚህን የባዮማርከር ፓነሎች በተለያዩ የኒውሮዲጄኔሬቲቭ በሽታዎች ከ500 በላይ የሲኤስኤፍ ናሙናዎችን ጨምሮ በበርካታ የማባዛት ትንተናዎች በተሳካ ሁኔታ አረጋግጠናል። እነዚህ የማረጋገጫ ትንታኔዎች በሲኤስኤፍ ውስጥ የቡድን ኢላማዎችን መመርመርን ያጠቃልላሉ asymptomatic AD (AsymAD) ወይም በተለመደው የግንዛቤ አካባቢ ውስጥ ያልተለመደ የአሚሎይድ ክምችት መኖሩን ያሳያል. እነዚህ ትንታኔዎች በ AsymAD ህዝብ ውስጥ ያለውን ጉልህ ባዮሎጂካል ልዩነት ያጎላሉ እና በበሽታው የመጀመሪያ ደረጃ ላይ ግለሰቦችን መተየብ የሚችሉ የፓነል ምልክቶችን ይለያሉ። በአጠቃላይ እነዚህ ውጤቶች በኤዲ የተጋረጡ ብዙ ክሊኒካዊ ችግሮችን በተሳካ ሁኔታ መፍታት በሚችሉ በርካታ ስርዓቶች ላይ በመመርኮዝ የፕሮቲን ባዮማርከር መሳሪያዎችን ለማዘጋጀት ቁልፍ እርምጃን ይወክላሉ።
የዚህ ጥናት ዋና ዓላማ ወደ AD የሚወስዱትን የተለያዩ የአንጎል ላይ የተመሰረተ ፓቶፊዚዮሎጂን የሚያንፀባርቁ አዲስ ሴሬብሊፒናል ፈሳሾችን ባዮማርከርን መለየት ነው። ምስል S1 የኛን የምርምር ዘዴ ይዘረዝራል፣ እሱም (i) በ AD CSF የመጀመሪያ ግኝቶች እና በኔትወርኩ የአንጎል ፕሮቲዮም አማካኝነት በርካታ የአንጎል ነክ የ CSF በሽታ ባዮማርከርን ለመለየት እና (ii) በቀጣይ ማባዛት እነዚህ ባዮማርከሮች በብዙ ገለልተኛ cerebrospinal ውስጥ ይገኛሉ። ፈሳሽ ስብስቦች. በግኝቱ ላይ ያተኮረ ጥናት የጀመረው በኤሞሪ ጎይዙኤታ የአልዛይመር በሽታ ጥናትና ምርምር ማዕከል (ADRC) በ 20 የግንዛቤ መደበኛ ግለሰቦች እና 20 AD በሽተኞች ውስጥ የ CSF ልዩነት መግለጫን በመተንተን ነው። የ AD ምርመራው ዝቅተኛ Aβ1-42 እና ከፍ ያለ የጠቅላላ ታው እና p-tau ደረጃዎች በሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ውስጥ [የሞንትሪያል ኮግኒቲቭ ምዘና (MoCA)፣ 13.8 ± 7.0] [ኤሊሳ (ኤሊሳ) ሲገኙ እንደ ትልቅ የግንዛቤ ጉድለት ይገለጻል። )]] (ሠንጠረዥ S1A)። መቆጣጠሪያው (ማለት ሞሲኤ፣ 26.7 ± 2.2) መደበኛ የሲኤስኤፍ ባዮማርከር ደረጃ ነበረው።
ሂውማን ሲኤስኤፍ በተለዋዋጭ የፕሮቲን ብዛት ይገለጻል፣ በዚህ ውስጥ አልቡሚን እና ሌሎች እጅግ በጣም ብዙ ፕሮቲኖች የፍላጎት ፕሮቲኖችን መለየትን ሊከላከሉ ይችላሉ (24)። የፕሮቲን ግኝቱን ጥልቀት ለመጨመር ከእያንዳንዱ የሲኤስኤፍ ናሙና የጅምላ ስፔክትሮሜትሪ (ኤምኤስ) ትንተና (24) በፊት የመጀመሪያዎቹን 14 በጣም ብዙ ፕሮቲኖችን አስወግደናል። በአጠቃላይ 39,805 peptides በ MS ተለይተዋል, እነዚህም በ 40 ናሙናዎች ውስጥ ወደ 3691 ፕሮቲዮሞች ተዘጋጅተዋል. የፕሮቲን መጠን በብዙ የታንዳም mass tag (TMT) መለያ (18, 25) ይከናወናል. የጎደለውን መረጃ ለመፍታት፣ በተከታዩ ትንታኔ ውስጥ ቢያንስ 50% ናሙናዎች ውስጥ የተቀመጡትን ፕሮቲኖች ብቻ አካተናል፣ በመጨረሻም 2875 ፕሮቲዮሞችን እንቆጥራለን። በጠቅላላው የፕሮቲን የተትረፈረፈ ደረጃ ላይ ባለው ከፍተኛ ልዩነት ምክንያት የቁጥጥር ናሙና በስታቲስቲክስ መሰረት እንደ ውጫዊ (13) ተቆጥሯል እና በቀጣይ ትንታኔ ውስጥ አልተካተተም. የተቀሩት 39 ናሙናዎች የተትረፈረፈ ዋጋ በእድሜ፣ በጾታ እና በቡድን አብሮነት (13-15፣ 17፣ 18፣ 20፣ 26) ተስተካክለዋል።
በሪግሬሽን መረጃ ስብስብ ላይ ያለውን ልዩነት አገላለጽ ለመገምገም ስታቲስቲካዊ ቲ-ሙከራ ትንታኔን በመጠቀም፣ ይህ ትንተና በቁጥጥሩ እና በኤዲ ጉዳዮች (ሠንጠረዥ S2A) መካከል የብዛታቸው መጠን በከፍተኛ ሁኔታ የተለወጡ ፕሮቲኖችን ለይቷል። በስእል 1 ሀ ላይ እንደሚታየው በ AD በድምሩ 225 ፕሮቲኖች በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሰዋል እና የ303 ፕሮቲኖች ብዛት በከፍተኛ ደረጃ ጨምሯል። እነዚህ በተለየ ሁኔታ የተገለጹ ፕሮቲኖች እንደ ማይክሮቱቡል-ተያያዥ ፕሮቲን ታው (MAPT; P = 3.52 × 10-8) ፣ ኒውሮፊላመንት (NEFL; P = 6.56 × 10-3) ፣ ከእድገት ጋር የተያያዘ ፕሮቲን 43 ያሉ ቀደም ሲል ተለይተው የታወቁ ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ AD ማርከሮችን ያካትታሉ። (GAP43; P = 1.46 × 10-5), Fatty Acid Binding Protein 3 (FABP3; P = 2.00 × 10-5), Chitinase 3 like 1 (CHI3L1; P = 4.44 × 10-6), Neural Granulin (NRGN; P = 3.43 × 10-4) እና VGF የነርቭ እድገት ሁኔታ (VGF; P = 4.83 × 10-3) (4-6). ነገር ግን፣ እንደ GDP dissociation inhibitor 1 (GDI1፣ P = 1.54 × 10-10) እና ከ SPARC ጋር የተያያዘ ሞጁል ካልሲየም ማሰሪያ 1 (SMOC1፣ P = 6.93 × 10-9) ያሉ ሌሎች በጣም አስፈላጊ ኢላማዎችን ለይተናል። የጂን ኦንቶሎጂ (GO) የ 225 ፕሮቲኖችን በከፍተኛ ሁኔታ የቀነሰ ትንታኔ ከሰውነት ፈሳሽ ሂደቶች እንደ ስቴሮይድ ሜታቦሊዝም ፣ የደም መርጋት እና የሆርሞን እንቅስቃሴ ጋር የቅርብ ግንኙነቶችን አሳይቷል (ምስል 1 ለ እና ሠንጠረዥ S2B)። በአንጻሩ የ303 ፕሮቲን በከፍተኛ ደረጃ የጨመረው ከሴል መዋቅር እና ከኢነርጂ ሜታቦሊዝም ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው።
(ሀ) የእሳተ ገሞራው ሴራ በ t-ሙከራ ከተገኘው -log10 ስታቲስቲካዊ P ዋጋ (y-ዘንግ) አንፃር የሎግ2 እጥፍ ለውጥ (x-ዘንግ) ያሳያል ፣ ይህም በመቆጣጠሪያው (ሲቲ) እና መካከል ያለውን ልዩነት ለመለየት ይጠቅማል ። የ AD ጉዳዮች የሁሉም ፕሮቲኖች የ CSF ፕሮቲን። በ AD ውስጥ በከፍተኛ ደረጃ የተቀነሰ ደረጃ (P <0.05) ያላቸው ፕሮቲኖች በሰማያዊ ይታያሉ ፣ በበሽታ በከፍተኛ ደረጃ የጨመሩ ፕሮቲኖች በቀይ ይታያሉ። የተመረጠው ፕሮቲን ምልክት ተደርጎበታል. (ለ) ከፕሮቲን ጋር የተያያዙት የላይ GO ቃላት በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሰዋል (ሰማያዊ) እና ጨምረዋል (ቀይ) በ AD ውስጥ። በባዮሎጂካል ሂደቶች፣ በሞለኪውላዊ ተግባራት እና በሴሉላር ክፍሎች መስክ ከፍተኛውን z-ነጥብ ያላቸውን ሶስት የGO ቃላትን ያሳያል። (ሐ) MS የ MAPT ደረጃን በCSF ናሙና (በግራ) ለካ እና ከናሙና ELISA tau ደረጃ (በስተቀኝ) ጋር ያለው ትስስር። የፒርሰን ትስስር ቅንጅት ከሚመለከተው የፒ እሴት ጋር ይታያል። ለአንድ AD ጉዳይ የ ELISA መረጃ ባለመኖሩ እነዚህ ቁጥሮች ከተተነተኑ 39 ጉዳዮች ውስጥ ለ 38 ቱ ዋጋዎችን ያካትታሉ። (D) ቁጥጥር የሚደረግበት የክላስተር ትንተና (P <0.0001, Benjamini-Hochberg (BH) የተስተካከለ P <0.01) በመቆጣጠሪያው ላይ እና AD CSF በመረጃ ስብስብ ውስጥ 65 በጣም የተለወጡ ፕሮቲኖችን በመጠቀም ናሙናዎችን አግኝቷል. መደበኛ አድርግ፣ መደበኛ አድርግ።
የ MAPT ፕሮቲዮሚክ ደረጃ ራሱን ችሎ ከሚለካው ELISA tau ደረጃ (r = 0.78፣ P = 7.8 × 10-9፤ ምስል 1C) ጋር በቅርበት ይዛመዳል፣ ይህም የ MS ልኬታችንን ትክክለኛነት ይደግፋል። በ amyloid precursor ፕሮቲን (ኤ.ፒ.ፒ.) ደረጃ ትራይፕሲን ከተፈጨ በኋላ በሲ-ተርሚነስ Aβ1-40 እና Aβ1-42 ላይ የተቀረጹት አይዞፎርም-ተኮር peptides በብቃት ion ሊደረግ አይችልም (27, 28)። ስለዚህ፣ የለይናቸው የ APP peptides ከ ELISA Aβ1-42 ደረጃዎች ጋር ምንም ግንኙነት የላቸውም። የእያንዳንዱን ጉዳይ ልዩነት ለመገምገም፣ የናሙናዎችን (ሰንጠረዥ S2A) ክትትል የሚደረግበት ክላስተር ትንተና ለማካሄድ P <0.0001 [የውሸት ግኝት መጠን (ኤፍዲአር) የተስተካከለ P <0.01] ጋር በተለየ መልኩ የተገለጹ ፕሮቲኖችን ተጠቀምን። በስእል 1D ላይ እንደሚታየው እነዚህ 65 በጣም ጠቃሚ የሆኑ ፕሮቲኖች እንደ በሽታው ሁኔታ ናሙናዎችን በትክክል ሊያሰባስቡ ይችላሉ፣ ከቁጥጥር መሰል ባህሪያት ጋር ከአንድ AD ጉዳይ በስተቀር። ከእነዚህ 65 ፕሮቲኖች ውስጥ 63ቱ በ AD ውስጥ ጨምረዋል ፣ ሁለቱ ብቻ (CD74 እና ISLR) ቀንሰዋል። በአጠቃላይ እነዚህ ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ትንታኔዎች እንደ በሽታ ባዮማርከር ሆነው ሊያገለግሉ የሚችሉ በመቶዎች የሚቆጠሩ ፕሮቲኖችን በ AD ውስጥ ለይተው አውቀዋል።
ከዚያም የ AD አንጎል ፕሮቲኖምን ገለልተኛ የኔትወርክ ትንተና አደረግን. የዚህ ግኝት የአንጎል ቡድን dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) ከቁጥጥር (n = 10), የፓርኪንሰን በሽታ (PD; n = 10), የተደባለቀ AD/PD (n = 10) እና AD (n = 10) ጉዳዮችን ያካትታል. ) ናሙና. Emery Goizueta ADRC. የእነዚህ 40 ጉዳዮች ስነ-ሕዝብ ከዚህ ቀደም ተብራርቷል (25) እና በሰንጠረዥ S1B ውስጥ ተጠቃሏል ። እነዚህን 40 የአንጎል ቲሹዎች እና የ27 ጉዳዮችን መባዛት ለመተንተን TMT-MS ተጠቀምን። በጠቅላላው፣ እነዚህ ሁለት የአዕምሮ መረጃዎች ስብስብ 227,121 ልዩ የሆኑ peptides ፈጥረዋል፣ እነዚህም ወደ 12,943 ፕሮቲዮሞች (25) ተዘጋጅተዋል። በቀጣዮቹ ምርመራዎች ውስጥ ቢያንስ በ 50% ከሚሆኑ ጉዳዮች ውስጥ የተቀመጡት ፕሮቲኖች ብቻ ናቸው ። የመጨረሻው የግኝት መረጃ ስብስብ 8817 መጠን ያላቸው ፕሮቲኖችን ይዟል። በእድሜ፣ በጾታ እና በድህረ-ሟች ክፍተት (PMI) ላይ በመመስረት የፕሮቲን የተትረፈረፈ ደረጃዎችን ያስተካክሉ። ከድጋሜ በኋላ የተቀመጠው የውሂብ ልዩነት መግለጫ> 2000 የፕሮቲን ደረጃዎች በከፍተኛ ሁኔታ ተለውጠዋል [P <0.05, የልዩነት ትንተና (ANOVA)] በሁለት ወይም ከዚያ በላይ በሆኑ የበሽታ ቡድኖች. ከዚያ በተለየ መልኩ በተገለጹት ፕሮቲኖች እና P <0.0001 በ AD/ቁጥጥር እና/ወይም AD/PD ንፅፅር (ምስል S2, A እና B, Table S2C) ላይ በመመርኮዝ ክትትል የሚደረግበት የክላስተር ትንተና አደረግን. እነዚህ 165 በጣም የተለወጡ ፕሮቲኖች የ AD ፓቶሎጂን ከቁጥጥር እና ከፒዲ ናሙናዎች በግልጽ ያሳያሉ ፣ ይህም በጠቅላላው ፕሮቲን ውስጥ ጠንካራ AD-ተኮር ለውጦችን ያረጋግጣል።
ከዚያም በተገኘው የአንጎል ፕሮቲዮም ላይ የኔትወርክ ትንታኔን ለመስራት Weighted Gene Co-Expression Network Analysis (WGCNA) የሚባል ስልተ ቀመር ተጠቅመን ውሂቡን ወደ ፕሮቲን ሞጁሎች ተመሳሳይ የአገላለጽ ዘይቤዎችን ያደራጃል (11-13)። ትንታኔው 44 ሞጁሎች (M) አብረው የሚገለጡ ፕሮቲኖችን ተለይተዋል፣ የተደረደሩ እና የተቆጠሩት ከትልቁ (M1, n = 1821 ፕሮቲኖች) እስከ ትንሹ (M44, n = 34 ፕሮቲኖች) (ምስል 2A እና ሠንጠረዥ S2D)). ከላይ እንደተጠቀሰው (13) የእያንዳንዱን ሞጁል ተወካይ መግለጫ ወይም የባህሪ ፕሮቲን ያሰሉ እና ከበሽታው ሁኔታ እና ከ AD ፓቶሎጂ ጋር ያዛምዱት ፣ ማለትም የአልዛይመር በሽታ መዝገብ ቤት (ሲአርኤድ) እና የብሬክ ነጥብ (ምስል 2B) ጥምረት መመስረት። በአጠቃላይ, 17 ሞጁሎች ከ AD neuropathology (P <0.05) ጋር በእጅጉ የተያያዙ ናቸው. ከእነዚህ በሽታ ጋር የተያያዙ አብዛኛዎቹ ሞጁሎች በሴል ዓይነት-ተኮር ጠቋሚዎች የበለፀጉ ናቸው (ምስል 2 ለ). ከላይ እንደተጠቀሰው (13) የሕዋስ ዓይነት ማበልጸግ የሚወሰነው የሞጁሉን መደራረብ እና የሕዋስ ዓይነት-ተኮር ጂኖችን ማመሳከሪያ ዝርዝር በመተንተን ነው። እነዚህ ጂኖች የሚመነጩት በገለልተኛ መዳፊት የነርቭ ሴሎች፣ ኢንዶቴልያል እና ግላይያል ሴሎች ውስጥ ከታተመ መረጃ ነው። አር ኤን ኤ ቅደም ተከተል (RNA-seq) ሙከራ (29).
(ሀ) የአንጎል ፕሮቲን WGCNA ያግኙ። (ለ) የሁለት ሚዛን ሚድ ኮርሬሽን (BiCor) የሞዱላር ፊርማ ፕሮቲን (የሞዱላር ፕሮቲን አገላለጽ የመጀመሪያው ዋና አካል) ከ AD neuropathological ባህርያት (ከላይ) ጋር፣ CERAD (Aβ plaque) እና Braak (tau tangles) ውጤቶችን ጨምሮ። የአዎንታዊ (ቀይ) እና አሉታዊ (ሰማያዊ) ትስስሮች ጥንካሬዎች በሁለት-ቀለም የሙቀት ካርታ ይታያሉ, እና ኮከቦች ስታትስቲካዊ ጠቀሜታን ያመለክታሉ (P <0.05). የእያንዳንዱን ፕሮቲን ሞጁል የሕዋስ ዓይነት ትስስር ለመገምገም የሃይፐርጂኦሜትሪክ ፊሸር ትክክለኛ ፈተና (FET) (ታች) ይጠቀሙ። የቀይ ጥላው ጥንካሬ የሕዋስ ዓይነት ማበልፀጊያ ደረጃን ያሳያል ፣ እና ኮከቢቱ የስታቲስቲክስ አስፈላጊነትን ያሳያል (P <0.05)። ከFET የተገኘውን ፒ ዋጋ ለማረም የBH ዘዴን ይጠቀሙ። (ሐ) የሞዱላር ፕሮቲኖች GO ትንተና። ለእያንዳንዱ ሞጁል ወይም ተዛማጅ ሞጁል ቡድን በጣም በቅርብ የተያያዙ ባዮሎጂያዊ ሂደቶች ይታያሉ. oligo, oligodendrocyte.
አምስት የቅርብ ተዛማጅ አስትሮሳይት እና ማይክሮግሊያ-የበለጸጉ ሞጁሎች ስብስብ (M30, M29, M18, M24 እና M5) ከ AD ኒውሮፓቶሎጂ ጋር ጠንካራ አወንታዊ ትስስር አሳይቷል (ምስል 2B). ኦንቶሎጂ ትንታኔ እነዚህን ግላይል ሞጁሎች ከሴል እድገት፣ መስፋፋት እና የበሽታ መከላከል (ምስል 2C እና ሠንጠረዥ S2E) ጋር ያገናኛቸዋል። ሁለት ተጨማሪ የጊሊያል ሞጁሎች M8 እና M22 በበሽታም በጠንካራ ቁጥጥር ስር ናቸው። M8 ከቶል-እንደ ተቀባይ መቀበያ መንገድ ጋር በጣም የተዛመደ ነው፣ በተፈጥሮ በሽታ የመከላከል ምላሽ (30) ውስጥ ቁልፍ ሚና የሚጫወት የምልክት ምልክት ነው። በተመሳሳይ ጊዜ፣ M22 ከድህረ-ትርጉም ማሻሻያ ጋር በቅርበት ይዛመዳል። በ oligodendrocytes የበለጸገው ኤም 2 ከኤ.ዲ. ፓቶሎጂ እና ኦንቶሎጂካል ግንኙነት ከኑክሊዮሳይድ ውህደት እና ከዲ ኤን ኤ መባዛት ጋር ጠንካራ አወንታዊ ትስስር ያሳያል ይህም በበሽታዎች ላይ የተሻሻለ የሕዋስ መስፋፋትን ያሳያል። በአጠቃላይ እነዚህ ግኝቶች ቀደም ሲል በ AD አውታረ መረብ ፕሮቲኖም (13, 17) ውስጥ የተመለከትናቸው የጂሊያል ሞጁሎችን ከፍ ማድረግን ይደግፋሉ. በአሁኑ ጊዜ በአውታረ መረቡ ውስጥ ያሉ ብዙ ከ AD-ነክ ግሊል ሞጁሎች በኤዲ (ምስል S2C) ከፍ ያለ የበሽታቸውን ልዩነት በማሳየት በቁጥጥር እና በ PD ጉዳዮች ላይ ዝቅተኛ የመግለፅ ደረጃዎችን እንደሚያሳዩ ተገኝቷል።
በእኛ አውታረመረብ ፕሮቲን (M1, M3, M10 እና M32) ውስጥ አራት ሞጁሎች ብቻ ከ AD ፓቶሎጂ (P <0.05) (ምስል 2, B እና C) ጋር በጣም የተቆራኙ ናቸው. ሁለቱም M1 እና M3 በነርቭ ምልክቶች የበለፀጉ ናቸው. ኤም 1 ከሲናፕቲክ ምልክቶች ጋር በጣም የተዛመደ ነው, M3 ደግሞ ከሚቶኮንድሪያል ተግባር ጋር በቅርበት ይዛመዳል. ለM10 እና M32 የሕዋስ ዓይነት ማበልጸጊያ ማስረጃ የለም። M32 በM3 እና በሴል ሜታቦሊዝም መካከል ያለውን ግንኙነት የሚያንፀባርቅ ሲሆን M10 ደግሞ ከሴል እድገት እና ማይክሮቱቡል ተግባር ጋር በጣም የተቆራኘ ነው። ከ AD ጋር ሲነጻጸሩ፣ አራቱም ሞጁሎች በቁጥጥር እና በፒዲ ተጨምረዋል፣ ይህም በሽታ-ተኮር AD ለውጦችን ይሰጣቸዋል (ምስል S2C)። በአጠቃላይ፣ እነዚህ ውጤቶች ቀደም ሲል በ AD (13፣ 17) ያየናቸው በነርቭ የበለጸጉ ሞጁሎች ብዛት መቀነስን ይደግፋሉ። በማጠቃለያው ያገኘነው የአንጎል ፕሮቲዮም የኔትወርክ ትንተና ከቀደምት ግኝቶቻችን ጋር የሚጣጣሙ በ AD-በተለይ የተቀየሩ ሞጁሎችን አምርቷል።
AD በቅድመ asymptomatic ደረጃ (AsymAD) ይገለጻል, በዚህ ውስጥ ግለሰቦች ያለ ክሊኒካዊ የእውቀት ውድቀት (5, 31) የአሚሎይድ ክምችት ያሳያሉ. ይህ አሲምቶማቲክ ደረጃ ቀደም ብሎ ለመለየት እና ጣልቃ ለመግባት ወሳኝ መስኮትን ይወክላል። ከዚህ ቀደም AsymAD እና AD የአንጎል አውታረ መረብ ፕሮቲዮምን በገለልተኛ የውሂብ ስብስቦች (13፣ 17) ላይ ጠንካራ ሞጁላር ጥበቃን አሳይተናል። አሁን ያገኘነው የአዕምሮ ኔትወርክ ከእነዚህ ቀደምት ግኝቶች ጋር የሚጣጣም መሆኑን ለማረጋገጥ ከ27 ዲኤልፒኤፍሲ ድርጅቶች በተዘጋጀው የተባዛ መረጃ ውስጥ 44 ሞጁሎችን መጠበቁን ተንትነናል። እነዚህ ድርጅቶች ቁጥጥር (n = 10), AsymAD (n = 8) እና AD (n = 9) ጉዳዮችን ያካትታሉ. የቁጥጥር እና የኤ.ዲ. ናሙናዎች በግኝታችን የአንጎል ስብስብ (ሠንጠረዥ S1B) ትንተና ውስጥ ተካተዋል፣ የአሲምኤዲ ጉዳዮች ግን ልዩ የሆኑት በማባዛት ስብስብ ውስጥ ብቻ ነው። እነዚህ AsymAD ጉዳዮች ከEmory Goizueta ADRC አንጎል ባንክ የመጡ ናቸው። ምንም እንኳን በሞት ጊዜ የእውቀት (ኮግኒቲቭ) የተለመደ ቢሆንም, የአሚሎይድ መጠን ያልተለመደው ከፍ ያለ ነበር (አማካኝ CERAD, 2.8 ± 0.5) (ሠንጠረዥ S1B).
የእነዚህ 27 የአንጎል ቲሹዎች የቲኤምቲ-ኤምኤስ ትንተና የ 11,244 ፕሮቲዮሞችን መጠን መለየት አስችሏል። ይህ የመጨረሻ ቆጠራ ቢያንስ በ 50% ናሙናዎች ውስጥ የተቆጠሩትን ፕሮቲኖች ብቻ ያካትታል። ይህ የተባዛ የውሂብ ስብስብ 8638 (98.0%) በ ግኝታችን የአንጎል ትንተና ከተገኙት 8817 ፕሮቲኖች ውስጥ ይዟል እና ወደ 3000 የሚጠጉ ፕሮቲኖችን በመቆጣጠሪያው እና በ AD ስብስቦች መካከል በከፍተኛ ሁኔታ ለውጦታል (P <0.05, Tukey's paired t test for variance) ሠንጠረዥ S2F). ከእነዚህ በተለየ ሁኔታ ከተገለጹት ፕሮቲኖች መካከል፣ 910 በተጨማሪም በ AD እና በአንጎል ፕሮቲን ቁጥጥር ጉዳዮች መካከል ከፍተኛ ለውጥ አሳይቷል (P <0.05፣ ከ ANOVA Tukey ከተጣመረ t-ፈተና በኋላ)። እነዚህ 910 ማርከሮች በፕሮቲሞሞች (r = 0.94, P <1.0 × 10-200) (ምስል S3A) መካከል ባለው የለውጥ አቅጣጫ ላይ በጣም የተጣጣሙ መሆናቸውን ልብ ሊባል የሚገባው ነው. ከተጨመሩት ፕሮቲኖች መካከል፣ በመረጃ ስብስቦች መካከል በጣም ወጥ የሆነ ለውጥ ያላቸው ፕሮቲኖች በዋናነት የጂያል-ሀብታም M5 እና M18 ሞጁሎች (MDK፣ COL25A1፣ MAPT፣ NTN1፣ SMOC1 እና GFAP) አባላት ናቸው። ከተቀነሱ ፕሮቲኖች መካከል፣ በጣም ተከታታይ ለውጦች ያላቸው ከሲናፕስ ጋር የተያያዙ የM1 ሞጁል (NPTX2፣ VGF እና RPH3A) አባላት ብቻ ነበሩ። በተጨማሪ ከ AD ጋር የተዛመዱ የ midkine (MDK)፣ ሲዲ44፣ ሚስጥራዊ ፍራፍሬ-የተያያዘ ፕሮቲን 1 (SFRP1) እና ቪጂኤፍን በምእራብ መጥፋት (ምስል S3B) አረጋግጠናል። የሞዱል ጥበቃ ትንተና እንደሚያሳየው በአንጎል ፕሮቲሞ ውስጥ 80% የሚሆኑት የፕሮቲን ሞጁሎች (34/44) በተባዛ መረጃ ስብስብ ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ ተጠብቀው ነበር (z-score> 1.96, FDR ተስተካክሏል P <0.05) (ምስል S3C). ከእነዚህ ሞጁሎች ውስጥ 14ቱ በልዩ ሁኔታ የተቀመጡት በሁለቱ ፕሮቲዮሞች መካከል ነው (z-score> 10፣ FDR የተስተካከለ P <1.0 × 10-23)። በአጠቃላይ በአንጎል ፕሮቲን መካከል ያለው ልዩነት አገላለጽ እና ሞጁል ስብጥር ውስጥ ያለው ከፍተኛ ወጥነት ያለው ግኝት እና መባዛት በ AD የፊት ኮርቴክስ ፕሮቲኖች ላይ የተደረጉ ለውጦችን እንደገና መባዛትን ያሳያል። በተጨማሪም፣ AsymAD እና በጣም የተራቀቁ በሽታዎች ተመሳሳይ የአንጎል አውታር መዋቅር እንዳላቸው አረጋግጧል።
በአንጎል ማባዛት መረጃ ስብስብ ውስጥ ስላለው ልዩነት አገላለጽ የበለጠ ዝርዝር ትንታኔ በ AsymAD እና በቁጥጥር (P <0.05) (ምስል S3D) መካከል በድምሩ 151 በከፍተኛ ሁኔታ የተለወጡ ፕሮቲኖችን ጨምሮ የአሲምኤዲ ፕሮቲን ለውጦች ከፍተኛ ደረጃን ያሳያል። ከአሚሎይድ ጭነት ጋር በሚስማማ መልኩ በAsymAD እና AD አንጎል ውስጥ ያለው ኤፒፒ በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል። MAPT በከፍተኛ ሁኔታ የሚለዋወጠው AD ውስጥ ብቻ ነው፣ ይህም ከጨመረው የታንግልስ ደረጃዎች እና ከግንዛቤ ማሽቆልቆሉ (5፣ 7) ጋር ያለው ትስስር ነው። glial-rich ሞጁሎች (M5 እና M18) በ AsymAD ውስጥ በተጨመሩ ፕሮቲኖች ውስጥ በጣም ተንፀባርቀዋል፣ ከነርቭ ጋር የተያያዘ ኤም 1 ሞጁል ደግሞ በ AsymAD ውስጥ የተቀነሱ ፕሮቲኖች በጣም ተወካይ ነው። አብዛኛዎቹ እነዚህ AsymAD ማርከሮች በምልክት በሽታዎች ላይ ከፍተኛ ለውጦችን ያሳያሉ። ከእነዚህ ምልክቶች መካከል የM18 ንብረት የሆነው SMOC1 ከአእምሮ እጢዎች እና ከአይን እና እጅና እግር እድገት ጋር የተያያዘ ጂያል ፕሮቲን (32) ነው። ኤምዲኬ ከሴሎች እድገት እና አንጂኦጄኔሲስ (33) ጋር የተያያዘ ሄፓሪን-ማሰሪያ እድገት ነው, ሌላ የ M18 አባል. ከቁጥጥር ቡድን ጋር ሲነጻጸር, AsymAD በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል, ከዚያም በ AD ውስጥ ከፍተኛ ጭማሪ አሳይቷል. በአንጻሩ፣ በAsymAD አንጎል ውስጥ የሲናፕቲክ ፕሮቲን ኒውሮፔንታራሲን 2 (NPTX2) በእጅጉ ቀንሷል። NPTX2 ከዚህ ቀደም ከኒውሮዲጄኔሽን ጋር የተቆራኘ እና አበረታች ሲናፕሶችን (34) በማስታረቅ ረገድ የታወቀ ሚና ነበረው። በአጠቃላይ እነዚህ ውጤቶች ከበሽታው ክብደት ጋር የሚራመዱ የሚመስሉ የተለያዩ ቅድመ-ክሊኒካዊ የፕሮቲን ለውጦችን በ AD ውስጥ ያሳያሉ።
በአንጎል ፕሮቲዮም ግኝት ውስጥ ከፍተኛ የሆነ የፕሮቲን ሽፋን እንዳገኘን፣ ከአውታረ መረብ ደረጃ AD ትራንስክሪፕት ጋር ያለውን መደራረብ የበለጠ ለመረዳት እየሞከርን ነው። ስለዚህ፣ ያገኘነውን የአንጎል ፕሮቲሞም ከዚህ ቀደም በ AD (n = 308) እና ቁጥጥር (n = 157) DLPFC ቲሹዎች (13) ከ18,204 ጂኖች የማይክሮአራራይ መለኪያ ጋር አነጻጽረነዋል። ተደራራቢ። በጠቅላላው, 20 የተለያዩ የአር ኤን ኤ ሞጁሎችን ለይተናል, ከእነዚህም ውስጥ ብዙዎቹ የነርቭ ሴሎችን, ኦልጎዶንድሮይተስ, አስትሮይተስ እና ማይክሮግሊያን ጨምሮ የተወሰኑ የሕዋስ ዓይነቶችን ማበልጸግ አሳይተናል (ምስል 3A). በ AD ውስጥ የእነዚህ ሞጁሎች ብዙ ለውጦች በስእል 3 ለ ይታያሉ። ካለፈው የፕሮቲን-አር ኤን ኤ መደራረብ ትንተና ጋር በሚስማማ መልኩ የጠለቀ መለያ የሌለውን MS ፕሮቲን (3000 ያህል ፕሮቲኖች) (13) በመጠቀም፣ በአንጎል ውስጥ ከሚገኙት አብዛኛዎቹ 44 ሞጁሎች በአንጎል ፕሮቲን አውታረመረብ ውስጥ የሚገኙት በግልባጭ አውታረመረብ ውስጥ ምንም ጉልህ መደራረብ የለም። በአንጎል ፕሮቲን ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ የተያዙትን 34 ፕሮቲን ሞጁሎችን ያገኘነው እና መባዛታችን፣ 14 (~ 40%) ብቻ የፊሸር ትክክለኛ ፈተና (FET) ያለፉ ከትራንስክሪፕት ጋር በስታቲስቲካዊ ጉልህ የሆነ መደራረብ እንዳለ አረጋግጧል (ምስል 3A)። ከዲኤንኤ ጉዳት ጥገና (P-M25 እና P-M19)፣ የፕሮቲን ትርጉም (P-M7 እና P-M20)፣ አር ኤን ኤ ማሰሪያ/መገጣጠም (P-M16 እና P-M21) እና ፕሮቲን ኢላማ (P-M13 እና P-) ጋር ተኳሃኝ። M23) በግልባጩ ውስጥ ካሉ ሞጁሎች ጋር አይደራረብም። ስለዚህ ምንም እንኳን አሁን ባለው መደራረብ ትንተና (13) ውስጥ ጠለቅ ያለ የፕሮቲን መረጃ ስብስብ ጥቅም ላይ ቢውልም አብዛኛው የኤ.ዲ. ኔትወርክ ፕሮቲኖም ወደ ትራንስክሪፕት አውታረመረብ ካርታ አልተዘጋጀም።
(ሀ) ሃይፐርጂኦሜትሪክ ኤፍኢቲ በኤ.ዲ. ትራንስክሪፕት (ከላይ) እና በአር ኤን ኤ (x-ዘንግ) እና በፕሮቲን (y-ዘንግ) ሞጁሎች የኤ.ዲ. አንጎል ሞጁሎች መካከል ያለውን መደራረብ ደረጃ በሴል ዓይነት-ተኮር ማርከሮች ማበልጸግ ያሳያል። (ከታች) . የቀይ ጥላው ጥንካሬ የላይኛው ፓነል ውስጥ ያሉትን የሕዋስ ዓይነቶች የማበልጸግ ደረጃ እና የታችኛው ፓነል ውስጥ የሞጁሎች መደራረብ ምን ያህል እንደሆነ ያሳያል። ኮከቦች እስታቲስቲካዊ ጠቀሜታን ያመለክታሉ (P <0.05)። (ለ) በእያንዳንዱ ትራንስክሪፕት ሞጁል እና በ AD ሁኔታ መካከል ባለው ባህሪ ጂኖች መካከል ያለው የግንኙነት ደረጃ። በግራ በኩል ያሉት ሞጁሎች ከ AD (ሰማያዊ) ጋር በጣም አሉታዊ በሆነ መልኩ የተገናኙ ናቸው, እና በቀኝ በኩል ያሉት ደግሞ ከ AD (ቀይ) ጋር በጣም አወንታዊ ናቸው. የምዝግብ ማስታወሻው የተለወጠው BH-የተስተካከለ ፒ እሴት የእያንዳንዱን ግኑኝነት ስታቲስቲካዊ ጠቀሜታ ደረጃ ያሳያል። (ሐ) ጉልህ ተደራራቢ ሞጁሎች ከጋራ የሕዋስ ዓይነት ማበልጸጊያ ጋር። (D) በተደራራቢ ሞጁል ውስጥ የተሰየመው ፕሮቲን (x-ዘንግ) እና አር ኤን ኤ (y-ዘንግ) የሎግ2 መታጠፍ ለውጥ ተዛማጅ ትንተና። የፒርሰን ትስስር ቅንጅት ከሚመለከተው የፒ እሴት ጋር ይታያል። ማይክሮ, ማይክሮግሊያ; የሰማይ አካላት, ኮከብ ቆጣሪዎች. ሲቲ, ቁጥጥር.
አብዛኛዎቹ ተደራራቢ ፕሮቲን እና አር ኤን ኤ ሞጁሎች ተመሳሳይ የሕዋስ አይነት ማበልፀጊያ መገለጫዎችን እና ወጥ የሆነ የኤ.ዲ ለውጥ አቅጣጫዎችን ይጋራሉ (ምስል 3፣ B እና C)። በሌላ አነጋገር፣ ከሲናፕሴ ጋር የተያያዘው ኤም 1 ሞጁል የአንጎል ፕሮቲን (PM1) በኤ.ዲ. ውስጥ ባሉት ሦስት የነርቭ-የበለጸጉ ሆሞሎጅስ አር ኤን ኤ ሞጁሎች (R-M1፣ R-M9 እና R-M16) ተቀርጿል። ሁለቱም አሳይተዋል። የተቀነሰ ደረጃ. በተመሳሳይ፣ glial-rich M5 እና M18 ፕሮቲን ሞጁሎች በአስትሮይተስ እና በማይክሮግያል ማርከሮች (R-M3፣ R-M7 እና R-M10) የበለፀጉ አር ኤን ኤ ሞጁሎች ጋር ይደራረባሉ እና በበሽታዎች መጨመር ላይ በጣም ይሳተፋሉ። በሁለቱ የመረጃ ስብስቦች መካከል ያሉት እነዚህ የጋራ ሞጁሎች ባህሪያት በአንጎል ፕሮቲን ውስጥ የተመለከትናቸውን የሕዋስ ዓይነት ማበልጸግ እና ከበሽታ ጋር የተያያዙ ለውጦችን ይደግፋሉ። ነገር ግን፣ በእነዚህ የጋራ ሞጁሎች ውስጥ በተናጥል ማርከሮች በአር ኤን ኤ እና ፕሮቲን መካከል ብዙ ጉልህ ልዩነቶችን አስተውለናል። በእነዚህ ተደራራቢ ሞጁሎች ውስጥ የሚገኙትን የፕሮቲሞሚክስ እና የትራንስክሪፕቶሚክስ ሞለኪውሎች ልዩነት ትንተና (ምስል 3D) ይህንን አለመመጣጠን አጉልቶ ያሳያል። ለምሳሌ፣ APP እና ሌሎች በርካታ የጂሊያል ሞጁል ፕሮቲኖች (NTN1፣ MDK፣ COL25A1፣ ICAM1 እና SFRP1) በ AD ፕሮቲን ውስጥ ከፍተኛ ጭማሪ አሳይተዋል፣ ነገር ግን በ AD ትራንስክሪፕት ምንም ለውጥ የለም ማለት ይቻላል። እነዚህ ፕሮቲን-ተኮር ለውጦች ከአሚሎይድ ፕላስተሮች (23, 35) ጋር በቅርበት ሊዛመዱ ይችላሉ, ፕሮቲዮሙን እንደ የፓቶሎጂ ለውጦች ምንጭ በማጉላት, እና እነዚህ ለውጦች በፅሁፍ ውስጥ ሊንጸባረቁ አይችሉም.
ያገኘነውን የአንጎል እና የሲኤስኤፍ ፕሮቲዮሞችን በገለልተኛነት ከመረመርን በኋላ፣ ከአንጎል አውታረመረብ ፓቶፊዚዮሎጂ ጋር የተያያዙ AD CSF ባዮማርከርን ለመለየት በሁለቱ የመረጃ ስብስቦች ላይ አጠቃላይ ትንታኔ አካሂደናል። በመጀመሪያ የሁለቱን ፕሮቲዮሞች መደራረብ መግለፅ አለብን። ምንም እንኳን CSF በ AD አንጎል (4) ላይ የነርቭ ኬሚካላዊ ለውጦችን እንደሚያንጸባርቅ በሰፊው ተቀባይነት ቢኖረውም በ AD አንጎል እና በ CSF ፕሮቲን መካከል ያለው ትክክለኛ መደራረብ ግልጽ አይደለም. በሁለቱ ፕሮቲዮሞቻችን ውስጥ የሚገኙትን የተጋሩ የጂን ምርቶች ብዛት በማነፃፀር፣ በሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ውስጥ ከተለዩት ፕሮቲኖች 70% የሚጠጋው (n = 1936) በአንጎል ውስጥም ተወስኖ አግኝተናል (ምስል 4A)። አብዛኛዎቹ እነዚህ ተደራራቢ ፕሮቲኖች (n= 1721) ከግኝት የአንጎል መረጃ ስብስብ (ምስል 4B) ከ44 አብሮ-መግለጫ ሞጁሎች በአንዱ ላይ ተቀርፀዋል። እንደተጠበቀው፣ ስድስቱ ትላልቅ የአንጎል ሞጁሎች (M1 እስከ M6) ከፍተኛውን የCSF መደራረብ አሳይተዋል። ነገር ግን፣ ከአእምሮ ሞጁል በእጥፍ የሚበልጡ፣ ባልተጠበቀ ሁኔታ ከፍተኛ የሆነ መደራረብን የሚያገኙ ትናንሽ የአንጎል ሞጁሎች (ለምሳሌ M15 እና M29) አሉ። ይህ በአንጎል እና በሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ መካከል ያለውን መደራረብ ለማስላት የበለጠ ዝርዝር የሆነ በስታቲስቲክስ የተደገፈ ዘዴ እንድንጠቀም ያነሳሳናል።
(A እና B) በግኝት አንጎል ውስጥ የተገኙ ፕሮቲኖች እና የሲኤስኤፍ መረጃ ስብስቦች ይደራረባሉ። አብዛኛዎቹ እነዚህ ተደራራቢ ፕሮቲኖች ከአንዱ 44 የአንጎል የጋራ-መግለጫ አውታር ሞጁሎች ጋር የተቆራኙ ናቸው። (ሐ) በ cerebrospinal fluid ፕሮቲን እና በአንጎል አውታር ፕሮቲኖም መካከል ያለውን መደራረብ ያግኙ። የሙቀት ካርታው እያንዳንዱ ረድፍ ስለ ሃይፐርጂኦሜትሪክ FET የተለየ መደራረብ ትንተና ይወክላል። የላይኛው ረድፍ በአንጎል ሞጁል እና በጠቅላላው የ CSF ፕሮቲን መካከል ያለውን መደራረብ (ግራጫ/ጥቁር ጥላ) ያሳያል። ሁለተኛው መስመር የሚያሳየው በአንጎል ሞጁሎች እና በሲኤስኤፍ ፕሮቲን መካከል ያለው መደራረብ (በቀይ ጥላ) በ AD (P <0.05) ውስጥ በከፍተኛ ደረጃ ቁጥጥር የሚደረግበት ነው። ሦስተኛው ረድፍ እንደሚያሳየው በአንጎል ሞጁሎች እና በሲኤስኤፍ ፕሮቲን (ሰማያዊ ጥላ) መካከል ያለው መደራረብ በ AD (P <0.05) ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ ወደ ታች የተስተካከለ ነው። ከFET የተገኘውን ፒ ዋጋ ለማረም የBH ዘዴን ይጠቀሙ። (D) የሕዋስ ዓይነት ማህበር እና ተዛማጅ GO ውሎች ላይ የተመሠረተ የሚታጠፍ ሞጁል ፓነል. እነዚህ ፓነሎች በ CSF ፕሮቲን ውስጥ ትርጉም ያለው ልዩነት ያላቸው በድምሩ 271 ከአእምሮ ጋር የተገናኙ ፕሮቲኖችን ይይዛሉ።
ነጠላ-ጅራት ኤፍኢቲዎችን በመጠቀም፣ በCSF ፕሮቲን እና በግለሰብ የአንጎል ሞጁሎች መካከል ያለውን የፕሮቲን መደራረብ አስፈላጊነት ገምግመናል። ትንታኔው እንደሚያሳየው በሲኤስኤፍ መረጃ ስብስብ ውስጥ ያሉት በአጠቃላይ 14 የአንጎል ሞጁሎች በስታቲስቲካዊ ጉልህ መደራረብ (FDR የተስተካከለ P <0.05) እና ተጨማሪ ሞጁል (M18) መደራረብ ከትርጉም ጋር ቅርብ ነው (FDR የተስተካከለ P = 0.06) (ምስል 4C , የላይኛው ረድፍ). እንዲሁም በተለየ ሁኔታ ከተገለጹ የCSF ፕሮቲኖች ጋር በጥብቅ የሚደራረቡ ሞጁሎችን እንፈልጋለን። ስለዚህ፣ ከ (i) የሲኤስኤፍ ፕሮቲን በ AD ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ እንደጨመረ እና (ii) የሲኤስኤፍ ፕሮቲን በከፍተኛ ሁኔታ በ AD (P <0.05, paired t test AD/control) የአንጎል ሞጁሎች ትርጉም ባለው መደራረብ እንደቀነሰ ለማወቅ ሁለት ተጨማሪ የFET ትንታኔዎችን ተግባራዊ አድርገናል። በመካከላቸው. በስእል 4C መካከለኛ እና ታች ረድፎች ላይ እንደሚታየው እነዚህ ተጨማሪ ትንታኔዎች እንደሚያሳዩት ከ44ቱ የአንጎል ሞጁሎች ውስጥ 8ቱ በ AD CSF (M12, M1, M2, M18, M5, M44, M33 እና M38) ከተጨመረው ፕሮቲን ጋር በእጅጉ እንደሚደራረቡ ያሳያሉ። . ), ሁለት ሞጁሎች (M6 እና M15) ብቻ በ AD CSF ውስጥ ከተቀነሰ ፕሮቲን ጋር ትርጉም ያለው መደራረብ አሳይተዋል። እንደተጠበቀው፣ ሁሉም 10 ሞጁሎች በ 15 ሞጁሎች ውስጥ ከሲኤስኤፍ ፕሮቲን ጋር ከፍተኛ መደራረብ አላቸው። ስለዚህ፣ እነዚህ 15 ሞጁሎች የኤ.ዲ. አንጎል-የተገኘ የCSF ባዮማርከር ከፍተኛ ምርት ምንጮች እንደሆኑ እንገምታለን።
እነዚህን 15 ተደራራቢ ሞጁሎች በWGCNA ዛፍ ዲያግራም ላይ ባላቸው ቅርበት እና ከሴል አይነቶች እና ከጂን ኦንቶሎጂ (ምስል 4D) ጋር ባላቸው ግንኙነት መሰረት ወደ አምስት ትላልቅ የፕሮቲን ፓነሎች አጣጥፈናል። የመጀመሪያው ፓነል በነርቭ ማርከሮች የበለፀጉ ሞጁሎችን እና ከሲናፕስ ጋር የተያያዙ ፕሮቲኖችን (M1 እና M12) ይዟል። የሲናፕቲክ ፓነል በአጠቃላይ 94 ፕሮቲኖችን ይይዛል፣ እና በሲኤስኤፍ ፕሮቲን ውስጥ ያሉት ደረጃዎች በከፍተኛ ሁኔታ ተለውጠዋል፣ ይህም ከአምስቱ ፓነሎች መካከል ትልቁ ከአእምሮ ጋር የተገናኙ የCSF ማርከሮች ምንጭ ያደርገዋል። ሁለተኛው ቡድን (M6 እና M15) እንደ "ቁስል ፈውስ" (M6) እና "የአስቂኝ መከላከያ ምላሽ" (M15) ካሉ ከኤንዶቴልየም ሴል ማርከሮች እና የደም ሥር አካል ጋር ያለውን የጠበቀ ግንኙነት አሳይቷል. ኤም 15 ከ ‹endothelium› (36) ጋር በቅርበት ከሚዛመደው የሊፕቶፕሮቲን ሜታቦሊዝም ጋር በጣም የተዛመደ ነው። የቫስኩላር ፓነል ከአእምሮ ጋር የተያያዙ 34 የ CSF ምልክቶችን ይዟል. ሦስተኛው ቡድን ከ oligodendrocyte ማርከሮች እና ከሴሎች መስፋፋት ጋር በእጅጉ የተያያዙ ሞጁሎችን (M2 እና M4) ያካትታል. ለምሳሌ፣ የ M2 ከፍተኛ ደረጃ ኦንቶሎጂ ቃላቶች "የዲኤንኤ መባዛት አወንታዊ ደንብ" እና "የፑሪን ባዮሲንተሲስ ሂደት" ያካትታሉ። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ የ M4 እነዚያ “glial cell differentiation” እና “chromosome segregation”ን ያካትታሉ። የ myelination ፓነል ከአንጎል ጋር የተያያዙ 49 የ CSF ምልክቶችን ይዟል.
አራተኛው ቡድን ብዙ ሞጁሎችን (M30፣ M29፣ M18፣ M24 እና M5) ይይዛል፣ እና ሁሉም ማለት ይቻላል ሞጁሎች በማይክሮግሊያ እና በአስትሮሳይት ማርከር የበለፀጉ ናቸው። ከማይላይኔሽን ፓነል ጋር በሚመሳሰል መልኩ አራተኛው ፓነል ከሴል ስርጭት ጋር በቅርበት የተገናኙ ሞጁሎችን (M30, M29 እና ​​M18) ይዟል. በዚህ ቡድን ውስጥ ያሉት ሌሎች ሞጁሎች እንደ "የበሽታ መከላከያ ሂደት" (M5) እና "የበሽታ ተከላካይ ምላሽ ደንብ" (M24) ካሉ የበሽታ መከላከያ ቃላት ጋር በጣም የተያያዙ ናቸው. የጊሊያን በሽታ ተከላካይ ቡድን ከአንጎል ጋር የተያያዙ 42 የ CSF ምልክቶችን ይዟል. በመጨረሻም, የመጨረሻው ፓነል በአራቱ ሞጁሎች (M44, M3, M33 እና M38) ላይ 52 ከአእምሮ ጋር የተያያዙ ምልክቶችን ያካትታል, ሁሉም ከኃይል ማጠራቀሚያ እና ከሜታቦሊዝም ጋር በተዛመደ በሰውነት ላይ ናቸው. ከእነዚህ ሞጁሎች ውስጥ ትልቁ (M3) ከሚቶኮንድሪያ ጋር በቅርበት የተዛመደ እና በነርቭ-ተኮር ጠቋሚዎች የበለፀገ ነው። M38 በዚህ ሜታቦሎሜ ውስጥ ካሉት ትናንሽ ሞጁሎች አንዱ ሲሆን እንዲሁም መጠነኛ የነርቭ ልዩነትን ያሳያል።
በአጠቃላይ እነዚህ አምስቱ ፓነሎች በኤዲ ኮርቴክስ ውስጥ ያሉ የተለያዩ የሕዋስ ዓይነቶችን እና ተግባራትን የሚያንፀባርቁ ሲሆኑ በጋራ 271 ከአእምሮ ጋር የተገናኙ የ CSF ማርከሮች (ሠንጠረዥ S2G) ይይዛሉ። የእነዚህን የኤምኤስ ውጤቶች ትክክለኛነት ለመገምገም፣ የቀረቤታ ኤክስቴንሽን (PEA)፣ ኦርቶጎናል ፀረ-ሰው-ተኮር ቴክኖሎጂን በማባዛት ችሎታዎች፣ ከፍተኛ ስሜታዊነት እና ልዩነት ተጠቅመን፣ እና የእነዚህ 271 ባዮማርከርስ ንዑስ ክፍልን ያገኘነውን ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ናሙናዎችን እንደገና መረመርን። (n = 36) እነዚህ 36 ዒላማዎች ከኤምኤስ-ተኮር ግኝቶቻችን (r = 0.87, P = 5.6 × 10-12) ጋር በቅርበት የሚዛመደው የ AD ብዜት የPEA ለውጥ ያሳያሉ (ምስል S4) ).
በአምስቱ ቡድኖቻችን ትኩረት የተደረገባቸው ባዮሎጂካል ጭብጦች፣ ከሲናፕቲክ ምልክት እስከ ኢነርጂ ሜታቦሊዝም ድረስ ሁሉም ከኤዲ (1-3) በሽታ አምጪ ተህዋስያን ጋር የተገናኙ ናቸው። ስለዚህ፣ እነዚህ ፓነሎች የያዙት ሁሉም 15 ሞጁሎች ካገኘነው የአንጎል ፕሮቲሞም ውስጥ ካለው የ AD ፓቶሎጂ ጋር የተገናኙ ናቸው (ምስል 2B)። በጣም የሚታወቀው በጊሊያል ሞጁሎቻችን መካከል ያለው ከፍተኛ አዎንታዊ የፓቶሎጂ ትስስር እና በትልቁ የነርቭ ሞጁሎች (M1 እና M3) መካከል ያለው ጠንካራ አሉታዊ ከተወሰደ ግንኙነት ነው። የእኛ የተባዛው የአንጎል ፕሮቲዮም (ምስል S3D) ልዩነት አገላለጽ ትንተና በተጨማሪም M5 እና M18-የተገኙ የጂያል ፕሮቲኖችን ያደምቃል። በ AsymAD እና ምልክታዊ ኤ.ዲ., በጣም የጨመሩ የጂሊየም ፕሮቲኖች እና ከኤም 1 ጋር የተያያዙ ሲናፕሶች ፕሮቲን በጣም ይቀንሳል. እነዚህ ምልከታዎች እንደሚያመለክቱት በአምስቱ ቡድኖች ውስጥ የለየናቸው 271 ሴሬብሮስፒናል ፈሳሾች ጠቋሚዎች በ AD ኮርቴክስ ውስጥ ከበሽታ ሂደቶች ጋር የተገናኙ ናቸው, ይህም በመጀመሪያዎቹ የአሲምሞማቲክ ደረጃዎች ውስጥ የሚከሰቱትን ጨምሮ.
በአንጎል እና በአከርካሪው ፈሳሽ ውስጥ ያሉትን የፓነል ፕሮቲኖች ለውጥ አቅጣጫ በተሻለ ሁኔታ ለመተንተን ለእያንዳንዱ 15 ተደራቢ ሞጁሎች የሚከተለውን ስልተናል፡ (i) በአንጎል መረጃ ስብስብ ውስጥ የሞጁሉን ብዛት እና (ii) ሞጁሉን አግኝተናል። ፕሮቲን ልዩነቱ በ cerebrospinal ፈሳሽ (ምስል S5) ውስጥ ይገለጻል. ቀደም ሲል እንደተገለፀው WGCNA በአንጎል ውስጥ ያለውን የሞጁል ብዛት ወይም ባህሪይ የፕሮቲን እሴት ለመወሰን ይጠቅማል (13)። የእሳተ ገሞራ ካርታው በ cerebrospinal fluid (AD/control) ውስጥ ያሉትን የሞዱላር ፕሮቲኖች ልዩነት ለመግለጽ ይጠቅማል። እነዚህ አኃዞች እንደሚያሳዩት ከአምስቱ ፓነሎች ውስጥ ሦስቱ በአንጎል እና በአከርካሪ ፈሳሽ ውስጥ የተለያዩ የመገለጫ አዝማሚያዎችን ያሳያሉ። የሲናፕስ ፓነል (M1 እና M12) ሁለቱ ሞጁሎች በ AD አንጎል ውስጥ ያለው የተትረፈረፈ ደረጃ መቀነስ ያሳያሉ ነገር ግን በ AD CSF (ምስል S5A) ውስጥ ከጨመረው ፕሮቲን ጋር በእጅጉ ይደራረባል። ሜታቦሎሜ (M3 እና M38) የያዙ ከነርቭ ጋር የተያያዙ ሞጁሎች ተመሳሳይ የአንጎል እና ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ አገላለጽ ዘይቤዎች ወጥነት የሌላቸው (ምስል S5E) አሳይተዋል። ምንም እንኳን ሞጁሎቹ (M6 እና M15) በ AD አንጎል ውስጥ በመጠኑ የጨመሩ እና በታመመው CSF (ምስል S5B) ውስጥ ቢቀንሱም የደም ቧንቧ ፓነል የተለያዩ የመግለፅ አዝማሚያዎችን አሳይቷል ። የተቀሩት ሁለቱ ፓነሎች በሁለቱም ክፍሎች ውስጥ ፕሮቲኖቻቸው በቋሚነት የሚስተካከሉ ትላልቅ ግላይል ኔትወርኮችን ይዘዋል (ምስል S5፣ C እና D)።
እባክዎን እነዚህ አዝማሚያዎች በእነዚህ ፓነሎች ውስጥ ላሉት ሁሉም ጠቋሚዎች የተለመዱ እንዳልሆኑ ልብ ይበሉ። ለምሳሌ፣ የሲናፕቲክ ፓነል በ AD አንጎል እና በሲኤስኤፍ (ምስል S5A) ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ የተቀነሱ በርካታ ፕሮቲኖችን ያጠቃልላል። ከእነዚህ ዝቅተኛ ቁጥጥር የሚደረግባቸው ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ምልክቶች መካከል NPTX2 እና VGF የ M1 እና የ M12 ክሮሞግራኒን ቢ ይገኙበታል። ሆኖም፣ እነዚህ ልዩ ሁኔታዎች ቢኖሩም፣ አብዛኛዎቹ የእኛ የሲናፕቲክ ጠቋሚዎች በ AD የአከርካሪ ፈሳሽ ውስጥ ከፍ ያሉ ናቸው። በአጠቃላይ እነዚህ ትንታኔዎች በእያንዳንዱ አምስቱ ፓነሎች ውስጥ የአንጎል እና ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ደረጃዎች ላይ በስታቲስቲካዊ ጉልህ አዝማሚያዎች መለየት ችለዋል። እነዚህ አዝማሚያዎች በአንጎል እና በሲኤስኤፍ ፕሮቲን አገላለጽ መካከል ያለውን ውስብስብ እና ብዙ ጊዜ ልዩነትን በ AD ውስጥ ያጎላሉ።
ከዚያም የ271 ባዮማርከርን ስብስብ በጣም ተስፋ ሰጭ እና ሊባዙ ወደሚችሉ ኢላማዎች ለማጥበብ ከፍተኛ-የማባዛት ትንተና (CSF ማባዛት 1) ተጠቀምን (ምስል 5A)። የCSF ቅጂ 1 ቁጥጥርን፣ AsymAD እና AD ስብስብን (ሠንጠረዥ S1A) ጨምሮ ከEmory Goizueta ADRC በአጠቃላይ 96 ናሙናዎችን ይዟል። እነዚህ የኤ.ዲ. ጉዳዮች በመለስተኛ የግንዛቤ ማሽቆልቆል (ማለት MoCA፣ 20.0 ± 3.8)፣ እና በ AD biomarkers ላይ የተደረጉ ለውጦች በሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ (ሠንጠረዥ S1A) ተረጋግጠዋል። ካገኘነው የ CSF ትንተና በተቃራኒ ይህ ማባዛት የሚከናወነው ይበልጥ ቀልጣፋ እና ከፍተኛ የ "አንድ-ምት" ኤምኤስ ዘዴን በመጠቀም ነው (ከመስመር ውጭ ክፍልፋዮች) ፣ ቀላል ናሙና ዝግጅት ፕሮቶኮልን ጨምሮ የግለሰብ ናሙናዎችን የበሽታ መከላከያ አስፈላጊነት ያስወግዳል። . በምትኩ፣ አንድ ነጠላ የበሽታ መከላከያ-የተሟጠጠ “የማጠናከሪያ ቻናል” አነስተኛ የበለፀጉ ፕሮቲኖችን (37) ምልክት ለማጉላት ይጠቅማል። ምንም እንኳን አጠቃላይ የፕሮቲን ሽፋንን ቢቀንስም, ይህ ነጠላ-ሾት ዘዴ የማሽን ጊዜን በእጅጉ ይቀንሳል እና ሊተነተኑ የሚችሉ የቲኤምቲ ምልክት የተደረገባቸውን ናሙናዎች ቁጥር ይጨምራል (17, 38). በአጠቃላይ, ትንታኔው 6,487 peptides ለይቷል, ይህም በ 96 ጉዳዮች ውስጥ 1,183 ፕሮቲዮሞችን ያዘጋጃል. እንዳገኘነው የሲኤስኤፍ ትንተና፣ ቢያንስ በ 50% ናሙናዎች ውስጥ የተመዘገቡት ፕሮቲኖች ብቻ በቀጣዮቹ ስሌቶች ውስጥ ተካተዋል፣ እና መረጃው በእድሜ እና በፆታ ተፅእኖዎች እንደገና ተስተካክሏል። ይህ የ 792 ፕሮቲዮሞችን የመጨረሻ መጠን እንዲመረት አድርጓል, 95% የሚሆኑት በተገኘው የሲኤስኤፍ መረጃ ስብስብ ውስጥም ተለይተዋል.
(ሀ) ከአእምሮ ጋር የተገናኙ የሲኤስኤፍ ፕሮቲን ኢላማዎች በመጀመሪያው የተባዛ የCSF ቡድን ውስጥ የተረጋገጡ እና በመጨረሻው ፓነል (n = 60) ውስጥ ተካትተዋል። (ከቢ እስከ ኢ) የፓነል ባዮማርከር ደረጃዎች (የተቀናበረ z-scores) የሚለካው በአራቱ የCSF ማባዛት ስብስብ ነው። የተጣመሩ ቲ-ሙከራዎች ወይም ANOVA ከቱኪ ድህረ-እርማት ጋር በእያንዳንዱ የተደጋገሙ ትንታኔዎች ውስጥ የተትረፈረፈ ለውጦችን ስታቲስቲካዊ ጠቀሜታ ለመገምገም ጥቅም ላይ ውለዋል። ሲቲ, ቁጥጥር.
በተለይ 271 ከአእምሮ ጋር የተገናኙ የሲኤስኤፍ ኢላማዎቻችንን በተሟላ ትንተና የማጣራት ፍላጎት ስላለን፣ ይህንን የተባዛ ፕሮቲዮም ተጨማሪ ምርመራ በእነዚህ ምልክቶች ላይ እንገድባለን። ከእነዚህ 271 ፕሮቲኖች መካከል 100 በሲኤስኤፍ ማባዛት ተገኝተዋል 1. ምስል S6A በመቆጣጠሪያው እና በ AD ማባዛት ናሙናዎች መካከል ያለውን የ 100 ተደራቢ ጠቋሚዎች ልዩነት ያሳያል። ሲናፕቲክ እና ሜታቦላይት ሂስቶን በኤ.ዲ. ውስጥ በጣም ይጨምራሉ ፣ የደም ቧንቧ ፕሮቲኖች በበሽታ በጣም ይቀንሳሉ ። አብዛኛዎቹ 100 ተደራራቢ ማርከሮች (n = 70) በሁለቱ የመረጃ ስብስቦች (ምስል S6B) ውስጥ አንድ አይነት የለውጥ አቅጣጫ ጠብቀዋል። እነዚህ 70 የተረጋገጡ ከአእምሮ ጋር የተገናኙ የሲኤስኤፍ ማርከሮች (ሠንጠረዥ S2H) በአብዛኛው ቀደም ሲል የተስተዋሉትን የፓናል አገላለጽ አዝማሚያዎች ያንፀባርቃሉ፣ ይህ ማለት የደም ሥር ፕሮቲኖች ዝቅተኛ ቁጥጥር እና የሁሉም ሌሎች ፓነሎች ቁጥጥር። ከእነዚህ 70 የተረጋገጡ ፕሮቲኖች ውስጥ 10ቱ ብቻ በኤ.ዲ. የተትረፈረፈ ለውጥ አሳይተዋል ይህም እነዚህን የፓናል አዝማሚያዎች የሚቃረን ነው። የአዕምሮ እና የሴሬብሮስፒናል ፈሳሹን አጠቃላይ አዝማሚያ በተሻለ ሁኔታ የሚያንፀባርቅ ፓነል ለመፍጠር እነዚህን 10 ፕሮቲኖች በመጨረሻ ካረጋገጥነው የፍላጎት ፓነል ውስጥ አስቀርተናል (ምስል 5 ሀ)። ስለዚህ የኛ ፓኔል በመጨረሻ በሁለት ነጻ የሲኤስኤፍ ዓ.ም ቡድኖች የተለያዩ የናሙና ዝግጅት እና የኤምኤስ መድረክ ትንታኔን በመጠቀም የተረጋገጡ በአጠቃላይ 60 ፕሮቲኖችን ያካትታል። በሲኤስኤፍ ቅጂ 1 ቁጥጥር እና በAD ጉዳዮች ውስጥ የእነዚህ የመጨረሻ ፓነሎች የ z-score መግለጫ እቅዶች ባገኘነው የCSF ቡድን ውስጥ የሚታየውን የፓናል አዝማሚያ አረጋግጠዋል (ምስል 5B)።
ከእነዚህ 60 ፕሮቲኖች መካከል እንደ ኦስቲዮፖንቲን (SPP1) ከ AD ጋር የተያያዙ ሞለኪውሎች አሉ ይህም በብዙ ጥናቶች (39-41) ከ AD ጋር የተያያዘ ፕሮ-ኢንፍላማቶሪ ሳይቶኪን እና GAP43, A synaptic protein ከኒውሮዲጄኔሽን (42) ጋር በግልጽ የተገናኘ. በጣም ሙሉ በሙሉ የተረጋገጡ ፕሮቲኖች እንደ አሚዮትሮፊክ ላተራል ስክለሮሲስ (ALS) ተዛማጅ ሱፐርኦክሳይድ ዲስሙታሴ 1 (SOD1) እና ከፓርኪንሰን በሽታ ጋር የተያያዘ desaccharase (PARK7) ካሉ ሌሎች የነርቭ ዲጄኔሬቲቭ በሽታዎች ጋር የተዛመዱ ምልክቶች ናቸው. እንደ SMOC1 እና አንጎል የበለጸገ ሜምፕል አባሪ ምልክት ፕሮቲን 1 (BASP1) ያሉ ሌሎች ብዙ ማርከሮች ቀደም ሲል ከኒውሮዶጄኔሽን ጋር የሚገናኙትን ውስንነቶች አረጋግጠናል። በሲኤስኤፍ ፕሮቲን ውስጥ ባላቸው አጠቃላይ ይዘት ዝቅተኛ በመሆኑ፣ MAPT እና የተወሰኑ ሌሎች ከ AD ጋር የተገናኙ ፕሮቲኖችን (ለምሳሌ NEFL እና NRGN) በአስተማማኝ ሁኔታ ለማወቅ ይህንን ባለ አንድ-ተኩስ ማወቂያ ዘዴ መጠቀም ለእኛ ከባድ መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። ( 43፣ 44 )
ከዚያም እነዚህን 60 የቅድሚያ ፓነል ማርከሮች በሶስት ተጨማሪ ተደጋጋሚ ትንታኔዎች ፈትሸናል። በCSF ቅጂ 2፣ ከEmory Goizueta ADRC (17) ነፃ የሆነ የ297 ቁጥጥር እና AD ናሙናዎችን ለመተንተን አንድ TMT-MS ተጠቀምን። የCSF ማባዛት 3 ከ120 ቁጥጥር እና ከሎዛን፣ ስዊዘርላንድ (45) የመጡ የTMT-MS መረጃዎችን እንደገና መተንተንን ያካትታል። በእያንዳንዱ የውሂብ ስብስብ ውስጥ ከ60 ቅድሚያ ጠቋሚዎች ከሁለት ሶስተኛ በላይ አግኝተናል። ምንም እንኳን የስዊዘርላንድ ጥናት የተለያዩ የኤምኤስ መድረኮችን እና የቲኤምቲ የመጠን ዘዴዎችን (45, 46) ቢጠቀምም, የፓነል አዝማማችንን በሁለት ተደጋጋሚ ትንታኔዎች (ምስል 5, C እና D, እና ሰንጠረዦች S2, I, እና J) አጥብቀን ደጋግመናል. የቡድናችንን የበሽታ ልዩነት ለመገምገም TMT-MS ን በመጠቀም አራተኛውን የማባዛት መረጃ ስብስብ (CSF ማባዛት 4) ቁጥጥር (n = 18) እና AD (n = 17) ጉዳዮችን ብቻ ሳይሆን ፒዲ n = 14)), ALS (n = 18) እና frontotemporal dementia (FTD) ናሙናዎች (n = 11) (ሠንጠረዥ S1A). በተሳካ ሁኔታ በዚህ ቡድን ውስጥ ያሉትን የፓነል ፕሮቲኖች ሁለት ሶስተኛውን (38 ከ 60) ቆጥረናል። እነዚህ ውጤቶች በአምስቱ የባዮማርከር ፓነሎች (ምስል 5E እና ሠንጠረዥ S2K) ላይ የኤዲ-ተኮር ለውጦችን ያጎላሉ። የሜታቦላይት ቡድን መጨመር በጣም ጠንካራውን የኤ.ዲ.ዲ ልዩነት አሳይቷል, ከዚያም የሜይሊን እና የጊሊያን ቡድን ይከተላል. በመጠኑም ቢሆን፣ FTD በእነዚህ ፓነሎች መካከል መጨመሩን ያሳያል፣ ይህም ተመሳሳይ እምቅ የአውታረ መረብ ለውጦችን ሊያንፀባርቅ ይችላል (17)። በአንጻሩ፣ ALS እና PD ከቁጥጥር ቡድኑ ጋር ተመሳሳይ የሆነ የሜይሊንሽን፣ glial እና metabolome መገለጫዎችን አሳይተዋል። በአጠቃላይ፣ በናሙና ዝግጅት፣ በኤምኤስ መድረክ እና በቲኤምቲ የመጠን ዘዴዎች ላይ ልዩነቶች ቢኖሩም፣ እነዚህ ተደጋጋሚ ትንታኔዎች እንደሚያሳዩት የእኛ ቅድሚያ የሚሰጣቸው የፓነል ማርከሮች ከ500 በላይ በሆኑ ልዩ የሲኤስኤፍ ናሙናዎች ላይ በጣም ወጥ የሆነ AD-ተኮር ለውጦች አሏቸው።
የእውቀት (ኮግኒቲቭ) ምልክቶች ከመከሰታቸው ከበርካታ አመታት በፊት የ AD ኒውሮዲጄኔሽን በሰፊው ይታወቃል, ስለዚህ የአሲምኤዲ (5, 31) ባዮማርከርስ አስቸኳይ ፍላጎት አለ. ሆኖም ፣ ቁጥራቸው ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ የሚሄደው ማስረጃዎች እንደሚያሳዩት የ AsymAD ባዮሎጂ ከአንድ ወጥነት የራቀ ነው ፣ እና የተጋላጭነት እና የመቋቋም ውስብስብ መስተጋብር በቀጣይ የበሽታ መሻሻል (47) ውስጥ ትልቅ የግለሰብ ልዩነቶችን ያስከትላል። የ AsymAD ጉዳዮችን ለመለየት ጥቅም ላይ የዋለ ቢሆንም፣ የኮር ሲኤስኤፍ ባዮማርከርስ ደረጃዎች (Aβ1-42፣ ጠቅላላ ታው እና p-tau) ማን ወደ አእምሮ ማጣት (4፣ 7) እንደሚያድግ በአስተማማኝ ሁኔታ መተንበይ አለመቻላቸውን አላረጋገጡም ይህም የበለጠ ሊሆን ይችላል። የዚህን ህዝብ አደጋ በትክክል ለማጣራት በበርካታ የአንጎል ፊዚዮሎጂ ገጽታዎች ላይ የተመሰረቱ ሁለንተናዊ ባዮማርከር መሳሪያዎችን ለማካተት አስፈላጊ ነው. ስለዚህ፣ በመቀጠል የእኛን AD የተረጋገጠ የባዮማርከር ፓነልን በAsymAD ህዝብ CSF ቅጂ 1. እነዚህ 31 AsymAD ጉዳዮች መደበኛ ያልሆነ ዋና የባዮማርከር ደረጃዎችን (Aβ1-42/ጠቅላላ tau ELISA ሬሾ፣ <5.5) እና የተሟላ ግንዛቤ (ማለት MoCA፣ 27.1) አሳይተናል። ± 2.2) (ሠንጠረዥ S1A). በተጨማሪም፣ AsymAD ያላቸው ሁሉም ግለሰቦች 0 ክሊኒካዊ የመርሳት ውጤት አላቸው፣ ይህም በየቀኑ የእውቀት ወይም የተግባር አፈጻጸም መቀነሱን የሚያሳይ ምንም ማስረጃ እንደሌለ ያሳያል።
በመጀመሪያ የ AsymAD ስብስብን ጨምሮ በሁሉም የ96 CSF ቅጂዎች 1 ውስጥ የተረጋገጡ ፓነሎች ደረጃዎችን ተንትነናል። በ AsymAD ቡድን ውስጥ ያሉ በርካታ ፓነሎች ጉልህ የሆነ AD-እንደ የተትረፈረፈ ለውጦች እንዳሏቸው ደርሰንበታል፣ የደም ቧንቧው ፓነል በ AsymAD ውስጥ የቁልቁለት አዝማሚያ አሳይቷል፣ ሁሉም ሌሎች ፓነሎች ደግሞ ወደ ላይ ከፍ ያለ አዝማሚያ አሳይተዋል (ምስል 6A)። ስለዚህ, ሁሉም ፓነሎች ከ ELISA Aβ1-42 እና ከጠቅላላው የ tau ደረጃዎች (ምስል 6B) ጋር በጣም ጉልህ የሆነ ትስስር አሳይተዋል. በአንፃሩ በቡድን እና በMoCA ነጥብ መካከል ያለው ትስስር በአንጻራዊነት ደካማ ነው። ከእነዚህ ትንታኔዎች ውስጥ በጣም አስደናቂ ከሆኑት ግኝቶች አንዱ በ AsymAD ስብስብ ውስጥ ያለው ትልቅ የፓነል ብዛት ነው። በስእል 6A እንደሚታየው የ AsymAD ቡድን የፓነል ደረጃ ብዙውን ጊዜ የቁጥጥር ቡድኑን እና የ AD ቡድንን የፓነል ደረጃ ያቋርጣል, ይህም በአንጻራዊነት ከፍተኛ ተለዋዋጭነትን ያሳያል. ይህንን የአሲምአድ ልዩነት ለመዳሰስ፣የMultidimensional Scaling (MDS) ትንታኔን በ96 CSF ማባዛት 1 ጉዳዮች ላይ ተግባራዊ አድርገናል። የኤምዲኤስ ትንተና በመረጃ ስብስብ ውስጥ በተወሰኑ ተለዋዋጮች ላይ በመመስረት በጉዳዮች መካከል ያለውን ተመሳሳይነት ለማየት ያስችላል። ለዚህ ክላስተር ትንተና፣ በCSF ግኝት እና ማባዛት 1 ፕሮቲን (n = 29) (ሠንጠረዥ S2L) ደረጃ ላይ በስታቲስቲክሳዊ ጉልህ ለውጥ (P <0.05, AD/control) ያላቸውን የተረጋገጡ የፓነል ምልክቶችን ብቻ እንጠቀማለን። ይህ ትንተና በእኛ ቁጥጥር እና በAD ጉዳዮች መካከል ግልጽ የሆነ የቦታ ስብስቦችን ፈጠረ (ምስል 6 ሐ)። በአንጻሩ፣ አንዳንድ AsymAD ጉዳዮች በቁጥጥር ቡድን ውስጥ በግልጽ የተሰባሰቡ ሲሆኑ ሌሎቹ ደግሞ በ AD ጉዳዮች ውስጥ ይገኛሉ። ይህንን የAsymAD ልዩነት የበለጠ ለመመርመር፣ የእነዚህን AsymAD ጉዳዮች ሁለት ቡድኖችን ለመግለጽ የMDS ካርታችንን ተጠቅመንበታል። የመጀመሪያው ቡድን ወደ መቆጣጠሪያው የተጠጋጉትን AsymAD ጉዳዮችን ያጠቃልላል (n = 19)፣ ሁለተኛው ቡድን ደግሞ ወደ AD (n = 12) የጠቋሚ መገለጫ ባላቸው AsymAD ጉዳዮች ተለይቶ ይታወቃል።
(A) የCSF ባዮማርከር ቡድን የገለፃ ደረጃ (z-score) በሁሉም የ96 ናሙናዎች በCSF ማባዛት 1 ስብስብ፣ AsymAD ን ጨምሮ። ከቱኪ ድህረ እርማት ጋር ያለው ልዩነት ትንተና የፓነል ብዛት ለውጦችን ስታቲስቲካዊ ጠቀሜታ ለመገምገም ጥቅም ላይ ውሏል። (ለ) የፓነል ፕሮቲን የተትረፈረፈ ደረጃ (z-score) ከMoCA ነጥብ እና አጠቃላይ የ tau ደረጃ በELISA Aβ1-42 እና CSF ቅጂ 1 ናሙናዎች መካከል ያለው ተዛማጅ ትንተና። የፒርሰን ትስስር ቅንጅት ከሚመለከተው የፒ እሴት ጋር ይታያል። (ሐ) የ96 CSF ቅጂ 1 ጉዳዮች ኤምዲኤስ በ29 የተረጋገጡ የፓነል ማርከሮች የተትረፈረፈ ደረጃ ላይ የተመሰረተ ነው፣ እነዚህም በሁለቱም ግኝቶች እና በ CSF ቅጂ 1 የውሂብ ስብስቦች [P <0.05 AD/control (CT)] ተለውጠዋል። ይህ ትንታኔ የAsymAD ቡድንን ወደ ቁጥጥር (n = 19) እና AD (n = 12) ንዑስ ቡድኖች ለመከፋፈል ጥቅም ላይ ውሏል። (D) የእሳተ ገሞራው ሴራ በሁለቱ AsymAD ንዑስ ቡድኖች መካከል ካለው -log10 ስታቲስቲካዊ ፒ እሴት አንፃር የሁሉም CSF መባዛት 1 ፕሮቲኖች ከ log2 እጥፍ ለውጥ (x-ዘንግ) ጋር ያለውን ልዩነት ያሳያል። የፓነል ባዮማርከሮች ቀለም አላቸው. (E) CSF ማባዛት 1 የመምረጫ ቡድን ባዮማርከሮች በAsymAD ንዑስ ቡድኖች መካከል በልዩነት ተገልጸዋል። የቱኪ የድህረ-የተስተካከለ የልዩነት ትንተና ስታቲስቲካዊ ጠቀሜታን ለመገምገም ጥቅም ላይ ውሏል።
በእነዚህ ቁጥጥር እና AD-እንደ AsymAD ጉዳዮች (ምስል 6D እና ሠንጠረዥ S2L) መካከል ያለውን ልዩነት የፕሮቲን አገላለጽ መርምረናል። የተገኘው የእሳተ ገሞራ ካርታ የሚያሳየው በሁለቱ ቡድኖች መካከል 14 የፓነል ምልክቶች በከፍተኛ ሁኔታ ተለውጠዋል። አብዛኛዎቹ እነዚህ ምልክቶች የሲናፕስ እና የሜታቦሎሚ አባላት ናቸው. ሆኖም ግን, SOD1 እና myristoylated alanine-rich protein kinase C substrate (MARCKS), እነሱም የ myelin እና glial ተከላካይ ቡድኖች አባላት ናቸው, እንዲሁም የዚህ ቡድን አባል ናቸው (ምስል 6, D እና E) . የደም ወሳጅ ፓነል እንዲሁም እንደ AD-like AsymAD ቡድን ውስጥ በጣም የተቀነሱ ሁለት ማርከሮችን አበርክቷል፣ ይህም AE አስገዳጅ ፕሮቲን 1 (AEBP1) እና የቤተሰብ አባል C9 ማሟያ ነው። በ ELISA AB1-42 (P = 0.38) እና p-tau (P = 0.28) ውስጥ ባለው ቁጥጥር እና AD-እንደ AsymAD ንዑስ ቡድኖች መካከል ምንም ልዩ ልዩነት አልነበረም ነገር ግን በጠቅላላ tau ደረጃ (P = 0.0031) ላይ ከፍተኛ ልዩነት ነበረው። ) (ምስል S7). በሁለቱ AsymAD ንዑስ ቡድኖች መካከል የተደረጉ ለውጦች ከጠቅላላው የ tau ደረጃዎች (ለምሳሌ YWHAZ, SOD1 እና MDH1) የበለጠ ጉልህ መሆናቸውን የሚያመለክቱ በርካታ የፓነል ምልክቶች አሉ (ምስል 6E). ባጠቃላይ እነዚህ ውጤቶች እንደሚያሳዩት የተረጋገጠው ፓነልችን በንዑስ ታይፕ እና በህመም ምክንያት የማሳመም ህመም ያለባቸውን የአደጋ ተጋላጭነቶችን ሊያካትት የሚችል ባዮማርከርን ሊይዝ ይችላል።
ከኤ.ዲ. በስተጀርባ ያለውን የተለያዩ የፓቶፊዚዮሎጂን በተሻለ ሁኔታ ለመለካት እና ለማነጣጠር በስርአት ላይ የተመሰረቱ ባዮማርከር መሳሪያዎች አስቸኳይ ፍላጎት አለ። እነዚህ መሳሪያዎች የእኛን AD የመመርመሪያ ማዕቀፎች እንዲቀይሩ ብቻ ሳይሆን ውጤታማ፣ ታካሚ-ተኮር የሕክምና ስልቶችን (1፣2) መቀበልን እንደሚያበረታቱ ይጠበቃል። ለዚህም፣ ሰፊ አንጎልን መሰረት ያደረጉ ፓቶፊዚዮሎጂን የሚያንፀባርቁ በድህረ-ገጽ ላይ የተመሰረቱ የሲኤስኤፍ ባዮማርከርን ለመለየት አድሎአዊ ያልሆነ አጠቃላይ ፕሮቲዮሚክስ አቀራረብን ወደ AD አንጎል እና CSF ተተግብረናል። የእኛ ትንተና አምስት የሲኤስኤፍ ባዮማርከር ፓነሎች አምርቷል, እሱም (i) ሲናፕስ, የደም ሥሮች, ማይሊን, የበሽታ መከላከያ እና የሜታቦሊክ ችግርን የሚያንፀባርቁ; (ii) በተለያዩ የ MS መድረኮች ላይ ጠንካራ መራባትን ማሳየት; (iii) በ AD የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ደረጃዎች በሙሉ ደረጃ በደረጃ በሽታ-ተኮር ለውጦችን አሳይ። በአጠቃላይ፣ እነዚህ ግኝቶች ለኤዲ ምርምር እና ክሊኒካዊ አፕሊኬሽኖች የተለያዩ፣ አስተማማኝ፣ ድህረ-ገጽ ላይ ያተኮሩ የባዮማርከር መሳሪያዎችን ለማዳበር ተስፋ ሰጪ እርምጃን ይወክላሉ።
ውጤቶቻችን እጅግ በጣም የተጠበቀውን የኤ.ዲ. አንጎል አውታረ መረብ ፕሮቲኖም አደረጃጀት ያሳያሉ እና በስርአት ላይ ለተመሰረተ ባዮማርከር እድገት እንደ መልሕቅ መጠቀሙን ይደግፋሉ። የእኛ ትንተና እንደሚያሳየው AD እና AsymAD አንጎልን ያካተቱ ሁለት ገለልተኛ የቲኤምቲ-ኤምኤስ ዳታ ስብስቦች ጠንካራ ሞዱላሪቲ አላቸው። እነዚህ ግኝቶች ከ2,000 የሚበልጡ የአንጎል ቲሹዎች ኃይለኛ ሞጁሎችን ከፊት፣ ከፓርዬታል እና በጊዜያዊ ኮርቴክስ (17) ውስጥ ካሉ ብዙ ገለልተኛ ቡድኖች መጠበቁን በማሳየት የቀድሞ ስራችንን ያራዝማሉ። ይህ የስምምነት አውታረመረብ በአሁኑ ጊዜ በምርምር ውስጥ የተስተዋሉ የተለያዩ በሽታ ነክ ለውጦችን የሚያንፀባርቅ ሲሆን ይህም በ glial-rich inflammatory modules መጨመር እና በነርቭ-የበለጸጉ ሞጁሎች መቀነስን ጨምሮ። ልክ እንደ ወቅታዊ ምርምር፣ ይህ መጠነ ሰፊ አውታረ መረብ በAsymAD ውስጥ ጉልህ የሆኑ ሞጁላር ለውጦችን ያሳያል፣ ይህም የተለያዩ ቅድመ ክሊኒካል ፓቶፊዚዮሎጂ (17) ያሳያል።
ነገር ግን፣ በዚህ እጅግ በጣም ወግ አጥባቂ ስርዓት ላይ በተመሰረተ ማዕቀፍ ውስጥ፣ በተለይም በ AD መጀመሪያ ደረጃ ላይ ባሉ ግለሰቦች መካከል የበለጠ ጥሩ-ጥራጥሬ ባዮሎጂካል ልዩነት አለ። የእኛ የባዮማርከር ፓኔል በAsymAD ውስጥ ሁለት ንዑስ ቡድኖችን ማሳየት ይችላል፣ ይህም የበርካታ የCSF ማርከሮች ጉልህ ልዩነትን ያሳያል። ቡድናችን በእነዚህ ሁለት ንዑስ ቡድኖች መካከል ያለውን ባዮሎጂያዊ ልዩነት ማጉላት ችሏል፣ እነዚህም በዋና AD ባዮማርከር ደረጃ ላይ ግልጽ ያልሆኑት። ከቁጥጥር ቡድን ጋር ሲነጻጸር የእነዚህ AsymAD ግለሰቦች Aβ1-42/ጠቅላላ ታው ሬሾዎች ባልተለመደ ሁኔታ ዝቅተኛ ነበሩ። ነገር ግን፣ በሁለቱ AsymAD ንዑስ ቡድኖች መካከል ያለው አጠቃላይ የ tau ደረጃዎች በጣም የሚለያዩ ሲሆኑ፣ የAβ1-42 እና p-tau ደረጃዎች በአንጻራዊ ሁኔታ ሲነጻጸሩ ቆይተዋል። ከፍ ያለ CSF tau ከ Aβ1-42 ደረጃዎች (7) የተሻለ የግንዛቤ ምልክቶችን የሚተነብይ ስለሚመስል ሁለቱ AsymAD ቡድኖች የተለያዩ የበሽታ መሻሻል አደጋዎች ሊኖራቸው እንደሚችል እንገምታለን። የኛ AsymAD ውሱን የናሙና መጠን እና የርዝመታዊ መረጃ እጦት ግምት ውስጥ በማስገባት እነዚህን ድምዳሜዎች በልበ ሙሉነት ለመድረስ ተጨማሪ ምርምር ያስፈልጋል። ነገር ግን፣ እነዚህ ውጤቶች እንደሚያመለክቱት በስርአት ላይ የተመሰረተ የሲኤስኤፍ ፓነል በሽታው በማይታይበት ወቅት ግለሰቦችን በብቃት የመለየት ችሎታችንን ሊያሳድግ ይችላል።
በአጠቃላይ, ግኝቶቻችን በኤ.ዲ. በሽታዎች ውስጥ የበርካታ ባዮሎጂካል ተግባራትን ሚና ይደግፋሉ. ሆኖም፣ ቁጥጥር ያልተደረገበት የኢነርጂ ሜታቦሊዝም የአምስቱ የተረጋገጡ የመለያ ፓነሎች ዋና ጭብጥ ሆነ። እንደ hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase 1 (HPRT1) እና lactate dehydrogenase A (LDHA) ያሉ የሜታቦሊክ ፕሮቲኖች በጣም በጠንካራ ሁኔታ የተረጋገጡ የሲናፕቲክ ባዮማርከርስ ናቸው፣ ይህም የ AD CSF መጨመር በጣም ሊባዛ የሚችል የግብረ-ሥጋ ግንኙነት መሆኑን ያሳያል። የደም ስሮቻችን እና ግሊያል ፓነሎች እንዲሁ በኦክሳይድ ንጥረ ነገሮች መለዋወጥ ውስጥ የተሳተፉ በርካታ ምልክቶችን ይዘዋል ። እነዚህ ግኝቶች የሜታብሊክ ሂደቶች በመላው አንጎል ውስጥ ከሚጫወቱት ቁልፍ ሚና ጋር የሚጣጣሙ ናቸው, የነርቭ ሴሎችን ከፍተኛ የኃይል ፍላጎት ለማሟላት ብቻ ሳይሆን የአስትሮይተስ እና ሌሎች የጂል ሴሎች ከፍተኛ የኃይል ፍላጎትን ለማሟላት (17, 48). ውጤታችን የድጋሚ አቅም ለውጦች እና የኢነርጂ መንገዶች መቋረጥ በኤ.ዲ. በሽታ አምጪ ተህዋሲያን ውስጥ በተካተቱት በርካታ ቁልፍ ሂደቶች መካከል ዋና ትስስር ሊሆን እንደሚችል የሚያሳየውን እያደገ የሚሄድ ማስረጃን ይደግፋሉ። በተጨማሪም የሜታቦሊክ ሴሬብሮስፒናል ፈሳሹ ባዮማርከርስ በእኛ ቁጥጥር እና በኤዲ-እንደ AsymAD ንዑስ ቡድኖች መካከል ብዛት ያላቸው ልዩ ልዩ የበለፀጉ ፕሮቲኖችን ይዘዋል ፣ ይህም የእነዚህ የኃይል እና የመልሶ ማቋቋም መንገዶች መቋረጥ በበሽታው የመጀመሪያ ደረጃ ላይ ወሳኝ ሊሆን እንደሚችል ይጠቁማል።
የተመለከትናቸው የተለያዩ የአንጎል እና ሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ፓኔል አዝማሚያዎች አስደሳች ባዮሎጂያዊ አንድምታዎች አሏቸው። በነርቭ ሴሎች የበለፀጉ ሲናፕሶች እና ሜታቦሎሚዎች በኤ.ዲ. አንጎል ውስጥ ያለው መጠን መቀነስ እና በ cerebrospinal ፈሳሽ ውስጥ መጨመር ያሳያሉ። የነርቭ ሴሎች ለብዙ ልዩ ምልክቶቻቸው (50) ሃይል ለማቅረብ በሲናፕስ ውስጥ ሃይል በሚያመነጭ ሚቶኮንድሪያ የበለፀጉ ከመሆናቸው አንጻር የእነዚህ ሁለት የነርቭ ቡድኖች መግለጫዎች ተመሳሳይነት ይጠበቃል። የነርቭ ሴሎች መጥፋት እና የተበላሹ ሕዋሳት መውጣት እነዚህን የአንጎል እና የሲኤስኤፍ ፓነል በኋለኛው በሽታ ላይ ያለውን አዝማሚያ ሊያብራራ ይችላል, ነገር ግን እኛ የምናስተውለውን ቀደምት የፓናል ለውጦች ማብራራት አይችሉም (13). በቅድመ-አሲምፕቶማቲክ በሽታ ውስጥ ለእነዚህ ግኝቶች አንዱ ሊሆን የሚችለው ያልተለመደ የሲናፕቲክ መግረዝ ነው. በመዳፊት ሞዴሎች ውስጥ ያሉ አዳዲስ መረጃዎች እንደሚያመለክቱት በማይክሮግሊያ መካከለኛ የሆነ ሲናፕቲክ ፋጎሳይትስ በ AD ውስጥ ያልተለመደ እንቅስቃሴ በማድረግ እና በአንጎል ውስጥ ወደ መጀመሪያው የሲናፕስ ኪሳራ ሊያመራ ይችላል (51)። ይህ የተጣለ የሲናፕቲክ ቁሳቁስ በሲኤስኤፍ ውስጥ ሊከማች ይችላል, ለዚህም ነው በነርቭ ፓነል ውስጥ የሲኤስኤፍ መጨመርን የምንመለከተው. የበሽታ መከላከያ መካከለኛ የሲናፕቲክ መግረዝ በአንጎል እና በሴሬብሮስፒናል ፈሳሽ ውስጥ የምናስተውለውን የጊል ፕሮቲኖች መጨመርን በከፊል ሊያብራራ ይችላል። ከሲናፕቲክ መግረዝ በተጨማሪ በውጫዊ ውጫዊ መንገድ ላይ ያሉ አጠቃላይ ያልተለመዱ ነገሮች ወደ የተለያዩ የአንጎል እና የ CSF የነርቭ ምልክቶች መግለጫዎች ሊመሩ ይችላሉ። በርካታ ጥናቶች እንደሚያሳዩት የኤክሶሶም ይዘት በ AD አንጎል በሽታ አምጪ ተህዋስያን ውስጥ ተቀይሯል (52)። ውጫዊው መንገድ በ Aβ (53, 54) መስፋፋት ውስጥም ይሳተፋል. exosomal secretion ያለውን አፈናና AD ትራንስጀኒክ መዳፊት ሞዴሎች ውስጥ AD-እንደ የፓቶሎጂ ሊቀንስ እንደሚችል ማስተዋሉ ጠቃሚ ነው.
በዚሁ ጊዜ በቫስኩላር ፓነል ውስጥ ያለው ፕሮቲን በ AD አንጎል ውስጥ መጠነኛ ጭማሪ አሳይቷል, ነገር ግን በ CSF ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል. የደም-አንጎል እንቅፋት (BBB) ​​ጉድለት እነዚህን ግኝቶች በከፊል ሊያብራራ ይችላል. ብዙ ገለልተኛ የሰው ልጅ ጥናቶች BBB መፈራረስ በ AD (56፣ 57) አሳይተዋል። እነዚህ ጥናቶች በዚህ በጥብቅ በታሸገው የኢንዶቴልየም ሽፋን ዙሪያ የተለያዩ ያልተለመዱ እንቅስቃሴዎችን አረጋግጠዋል፣ ይህም የአንጎል ሽፋን መፍሰስ እና የደም-ወለድ ፕሮቲኖች (57) የፔሪቫስኩላር ክምችት ይገኙበታል። ይህ በአንጎል ውስጥ ላሉት የደም ቧንቧ ፕሮቲኖች ቀላል ማብራሪያ ሊሰጥ ይችላል ፣ ግን በ cerebrospinal ፈሳሽ ውስጥ የእነዚህን ተመሳሳይ ፕሮቲኖች መሟጠጥ ሙሉ በሙሉ ማብራራት አይችልም። አንዱ አማራጭ ማዕከላዊው የነርቭ ሥርዓት የጨመረው እብጠት እና የኦክሳይድ ውጥረትን ችግር ለመፍታት እነዚህን ሞለኪውሎች በንቃት እየለየ ነው. በዚህ ፓነል ውስጥ ያሉ አንዳንድ በጣም ከባድ የ CSF ፕሮቲኖች መቀነስ በተለይም በሊፕቶፕሮቲን ቁጥጥር ውስጥ የተካተቱት ጎጂ የሆኑ እብጠት ደረጃዎችን እና ምላሽ ሰጪ የኦክስጂን ዝርያዎችን የነርቭ መከላከያ ሂደትን ከመከልከል ጋር የተያያዘ ነው። ይህ እውነት ነው Paroxonase 1 (PON1) በስርጭት ውስጥ ያለውን የኦክሳይድ ውጥረት መጠን ለመቀነስ ሃላፊነት ላለው የሊፕቶፕሮቲን ማሰሪያ ኢንዛይም (58, 59)። አልፋ-1-ማይክሮ ግሎቡሊን/ቢኩኒን ቅድመ-ቅደም ተከተል (AMBP) ሌላው በከፍተኛ ደረጃ ዝቅተኛ ቁጥጥር የሚደረግበት የደም ቧንቧ ቡድን ጠቋሚ ነው። የሊፕዲድ ማጓጓዣው ቢኩኒን ቅድመ ሁኔታ ነው, እሱም በእብጠት መጨፍለቅ እና በነርቭ መከላከያ (60, 61) ውስጥ ይሳተፋል.
ምንም እንኳን የተለያዩ አስደሳች መላምቶች ቢኖሩም ባዮኬሚካላዊ በሽታ አምጪ ዘዴዎችን በቀጥታ ማግኘት አለመቻል በግኝት ላይ የተመሠረተ የፕሮቲዮቲክስ ትንታኔ በጣም የታወቀ ገደብ ነው። ስለዚህ, ከእነዚህ የባዮማርከር ፓነሎች በስተጀርባ ያሉትን ዘዴዎች በልበ ሙሉነት ለመወሰን ተጨማሪ ምርምር አስፈላጊ ነው. በኤምኤስ ላይ የተመሰረተ ክሊኒካዊ ትንታኔን ለማዳበር የወደፊት አቅጣጫ እንዲሁ ለትልቅ የባዮማርከር ማረጋገጫ የታለመ መጠናዊ ዘዴዎችን መጠቀምን ይጠይቃል፣ እንደ መራጭ ወይም ትይዩ ምላሽ ክትትል (62)። እዚህ የተገለጹትን ብዙ የሲኤስኤፍ ፕሮቲን ለውጦችን ለማረጋገጥ በቅርቡ ትይዩ ምላሽ ክትትልን (63) ተጠቅመን ነበር። የእኛ ሲናፕስ፣ ሜታቦሊዝም እና ኢንፍላማቶሪ ፓነሎች በቅደም ተከተል (63) የሚያሳዩትን YWHAZ፣ ALDOA እና SMOC1ን ጨምሮ በርካታ የቅድሚያ ፓነል ኢላማዎች በከፍተኛ ትክክለኛነት ይለካሉ። ገለልተኛ መረጃ ማግኛ (DIA) እና ሌሎች በኤምኤስ ላይ የተመሰረቱ ስልቶች እንዲሁ ለዒላማ ማረጋገጫ ጠቃሚ ሊሆኑ ይችላሉ። Bud እና ሌሎች. (64) በእኛ የCSF ግኝት መረጃ ስብስብ እና በገለልተኛ የ DIA-MS የመረጃ ስብስብ መካከል በኤዲ ባዮማርከርስ መካከል ከፍተኛ መደራረብ እንዳለ በቅርቡ ታይቷል ይህም ከሶስት የተለያዩ የአውሮፓ ቡድኖች ወደ 200 የሚጠጉ የሲኤስኤፍ ናሙናዎች። እነዚህ የቅርብ ጊዜ ጥናቶች የእኛ ፓነሎች ወደ አስተማማኝ ኤምኤስ-ተኮር ማወቂያ የመቀየር አቅምን ይደግፋሉ። ባህላዊ ፀረ እንግዳ አካላት እና በአፕታመር ላይ የተመሰረተ ማወቂያ ለቁልፍ AD ባዮማርከርስ ተጨማሪ እድገት አስፈላጊ ነው። በዝቅተኛ የሲኤስኤፍ ብዛት ምክንያት፣ ከፍተኛ የኤምኤስ ዘዴዎችን በመጠቀም እነዚህን ባዮማርከሮች ማግኘት በጣም ከባድ ነው። NEFL እና NRGN ሁለት የዝቅተኛ የ CSF ባዮማርከር ምሳሌዎች ናቸው፣ እነሱም በእኛ አጠቃላይ ትንታኔ በፓነል ላይ ተቀርፀዋል፣ ነገር ግን የእኛን ነጠላ MS ስትራቴጂ በመጠቀም በአስተማማኝ ሁኔታ ሊገኙ አይችሉም። እንደ PEA ባሉ በርካታ ፀረ እንግዳ አካላት ላይ የተመሰረቱ ስልቶች የእነዚህን ጠቋሚዎች ክሊኒካዊ ለውጥ ሊያበረታቱ ይችላሉ።
በአጠቃላይ ይህ ጥናት በተለያዩ ስርዓቶች ላይ የተመሰረተ የ CSF AD ባዮማርከርን ለመለየት እና ለማጣራት ልዩ የሆነ የፕሮቲዮቲክስ አቀራረብ ያቀርባል. እነዚህን የጠቋሚ ፓነሎች ተጨማሪ የኤ.ዲ. ቡድን አባላትን እና የኤምኤስ መድረኮችን ማሳደግ የ AD ስጋት መለያየትን እና ህክምናን ለማራመድ ተስፋ ሰጪ ሊሆን ይችላል። የእነዚህን ፓነሎች የርዝመታዊ ደረጃ በጊዜ ሂደት የሚገመግሙ ጥናቶች የትኞቹ የጠቋሚዎች ጥምረት ቀደምት በሽታን እና የበሽታውን ክብደት ለውጦችን በተሻለ ሁኔታ ለመለየት ወሳኝ ናቸው.
በCSF ከተገለበጡ 3 ናሙናዎች በስተቀር፣ በዚህ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉ ሁሉም የCSF ናሙናዎች የተሰበሰቡት በEmory ADRC ወይም በቅርብ ተዛማጅ የምርምር ተቋማት ስር ነው። በእነዚህ ፕሮቲዮሚክስ ጥናቶች ውስጥ በአጠቃላይ አራት የኤሞሪ CSF ናሙናዎች ጥቅም ላይ ውለዋል። የCSF ቡድን ከ20 ጤናማ ቁጥጥሮች እና 20 AD በሽተኞች ናሙናዎችን እንደያዘ ተገኝቷል። CSF ቅጂ 1 ከ32 ጤናማ ቁጥጥሮች፣ 31 AsymAD ግለሰቦች እና 33 AD ግለሰቦች ናሙናዎችን ያካትታል። CSF ቅጂ 2 147 መቆጣጠሪያዎችን እና 150 ዓ.ም ናሙናዎችን ይዟል። የብዝሃ-በሽታ CSF መባዛት 4 ቡድን 18 መቆጣጠሪያዎችን፣ 17 AD፣ 19 ALS፣ 13 PD እና 11 FTD ናሙናዎችን አካትቷል። በኢሞሪ ዩኒቨርሲቲ ተቋማዊ ግምገማ ቦርድ በተፈቀደው ስምምነት መሠረት ሁሉም የኢሞሪ ጥናት ተሳታፊዎች በመረጃ የተደገፈ ስምምነት አግኝተዋል። በ2014 ብሔራዊ የእርጅና ተቋም የአልዛይመር ማዕከላት (https://alz.washington.edu/BiospecimenTaskForce.html) እንደገለጸው፣ ሴሬብሮስፒናል ፈሳሾች በወገብ ቀዳዳ ተሰብስቦ ተከማችቷል። የቁጥጥር እና AsymAD እና AD ታካሚዎች በ Emory Cognitive Neurology Clinic ወይም Goizueta ADRC ደረጃውን የጠበቀ የግንዛቤ ግምገማ አግኝተዋል። የእነሱ cerebrospinal ፈሳሽ ናሙናዎች INNO-BIA AlzBio3 Luminex ለ ELISA Aβ1-42, ጠቅላላ tau እና p-tau ትንተና (65) ተፈትኗል. የ ELISA ዋጋዎች በተቋቋመ AD ባዮማርከር መቁረጫ መስፈርቶች (66, 67) ላይ በመመርኮዝ የትምህርት ዓይነቶችን የምርመራ ምደባ ለመደገፍ ያገለግላሉ። ለሌሎች የሲኤስኤፍ ምርመራዎች (FTD፣ ALS፣ እና PD) መሰረታዊ የስነሕዝብ እና የምርመራ መረጃ ከEmory ADRC ወይም ከተዛማጅ የምርምር ተቋማት የተገኙ ናቸው። የእነዚህ Emory CSF ጉዳዮች ማጠቃለያ ሜታዳታ በሰንጠረዥ S1A ውስጥ ይገኛል። የስዊስ ሲኤስኤፍ መባዛት 3 ቡድን ባህሪያት ከዚህ ቀደም ታትመዋል (45)።
CSF ናሙናውን አግኝቷል። የ CSF መረጃ ስብስብ ግኝታችንን ጥልቀት ለመጨመር ከፍተኛ መጠን ያለው ፕሮቲኖችን የመከላከል ፍጆታ ከ trypsinization በፊት ተካሂዷል. በአጭሩ፣ 130 μl CSF ከ 40 ነጠላ የሲኤስኤፍ ናሙናዎች እና እኩል መጠን (130 μl) ከፍተኛ ይምረጡ Top14 የተትረፈረፈ ፕሮቲን መቀነስ ሬንጅ (ቴርሞ ፊሸር ሳይንቲፊክ፣ A36372) በአከርካሪ አምድ (ቴርሞ ፊሸር ሳይንቲፊክ፣ A89868) ክፍል ውስጥ ተቀምጠዋል። የሙቀት መጨመር). ለ 15 ደቂቃዎች ከተፈተለ በኋላ, ናሙናውን በ 1000 ግራም ለ 2 ደቂቃዎች ሴንትሪፉል ያድርጉ. የ 3K ultracentrifugal ማጣሪያ መሳሪያ (ሚሊፖሬ, UFC500396) በ 14,000 ግራም ለ 30 ደቂቃዎች በሴንትሪፉል በመጠቀም የፍሳሽ ናሙናውን ለማሰባሰብ ጥቅም ላይ ውሏል. ሁሉንም የናሙና መጠኖች ወደ 75 μl በፎስፌት የተከለለ ሳላይን ይቀንሱ። በአምራቹ ፕሮቶኮል (ቴርሞ ፊሸር ሳይንቲፊክ) መሠረት የፕሮቲን ትኩረት በቢኪንቾኒኒክ አሲድ (ቢሲኤ) ዘዴ ተገምግሟል። ከ 40 ናሙናዎች ውስጥ የበሽታ መከላከያ ደካማ የሆነው CSF (60 μl) በ lysyl endopeptidase (LysC) እና ትራይፕሲን ተፈጭቷል። በአጭር አነጋገር, ናሙናው በ 1.2 μl 0.5 M tris-2 (-carboxyethyl) - phosphine እና 3 μl 0.8 M chloroacetamide በ 90 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ ለ 10 ደቂቃዎች በመቀነስ እና በ alkylated, ከዚያም ለ 15 ደቂቃዎች በውኃ መታጠቢያ ውስጥ. ናሙናው በ 193 μl 8M urea buffer (8M urea እና 100 mM NaHPO4 (pH 8.5)] እስከ 6M ዩሪያ የመጨረሻ ትኩረት ተሰጥቷል። LysC (4.5 μg; Wako) በክፍል ሙቀት ውስጥ ለአንድ ሌሊት መፈጨት ጥቅም ላይ ይውላል. ከዚያም ናሙናው ወደ 1 M ዩሪያ በ 50 ሚሜ አሚዮኒየም ባይካርቦኔት (ABC) (68) ተጨምሯል. በእኩል መጠን (4.5 μg) ትራይፕሲን (ፕሮሜጋ) ይጨምሩ እና ናሙናውን ለ 12 ሰዓታት ያፍሱ። የተፈጨውን የፔፕታይድ መፍትሄ በመጨረሻው 1% ፎርሚክ አሲድ (ኤፍኤ) እና 0.1% ትሪፍሎሮአክቲክ አሲድ (TFA) (66) መጠን፣ እና ከዚያ በላይ እንደተገለጸው በ 50 ሚ.ግ ሴፕ-ፓክ C18 አምድ (ውሃዎች) ዴሶልት (25) . ከዚያም peptide በ 1 ml 50% acetonitrile (ACN) ውስጥ ተለቀቀ. በቡድን (25) ላይ የፕሮቲን መጠንን መደበኛ ለማድረግ ከሁሉም 40 CSF ናሙናዎች 100 μl aliquots ተቀላቅለው ድብልቅ ናሙና እንዲፈጠር ተደርገዋል፣ ከዚያም በአምስት ዓለም አቀፍ የውስጥ ስታንዳርድ (ጂአይኤስ) (48) ናሙናዎች ተከፍሏል። ሁሉም የግለሰብ ናሙናዎች እና የተጣመሩ ደረጃዎች በከፍተኛ ፍጥነት ባለው ቫኩም (ላብኮንኮ) ይደርቃሉ.
CSF ናሙናውን ይገለበጣል. ዳዮን እና ባልደረቦቻቸው ቀደም ሲል የ CSF ቅጂ 3 ናሙናዎችን (45, 46) የበሽታ መከላከያ መቀነስ እና መፈጨትን ገልፀዋል. የተቀሩት የተባዙ ናሙናዎች በተናጥል የበሽታ መከላከያ አልዳከሙም. ቀደም ሲል እንደተገለፀው እነዚህን ያልተወገዱ ናሙናዎች በትሪፕሲን ውስጥ ይፍጩ (17)። ለእያንዳንዱ ተደጋጋሚ ትንተና፣ ከእያንዳንዱ ናሙና 120 μl ኤሊኮት ኤሌትድ ፔፕታይድ አንድ ላይ ተሰብስቦ ወደ እኩል መጠን መከፋፈል ተከፋፍሎ እንደ TMT-መለያ የአለም አቀፍ የውስጥ ደረጃ (48) ጥቅም ላይ ይውላል። ሁሉም የግለሰብ ናሙናዎች እና የተጣመሩ ደረጃዎች በከፍተኛ ፍጥነት ባለው ቫኩም (ላብኮንኮ) ይደርቃሉ. ዝቅተኛ-የተትረፈረፈ የሲኤስኤፍ ፕሮቲን ምልክት ለማሳደግ ከእያንዳንዱ ናሙና 125 μl በማጣመር ለእያንዳንዱ የተባዛ ትንታኔ “የተሻሻለ” ናሙና ተዘጋጅቷል [ማለትም፣ የምርምር ናሙናውን የሚመስል ባዮሎጂካል ናሙና፣ ነገር ግን ያለው መጠን በጣም ትልቅ (37፣69)] ወደ ድብልቅ CSF ናሙና (17) ተዋህዷል። የተቀላቀለው ናሙና በ12 ሚሊር ከፍተኛ ፒክ14 የተትረፈረፈ ፕሮቲን ማስወገጃ ሬንጅ (Thermo Fisher Scientific, A36372) በመጠቀም ከበሽታ መከላከል ተወስዷል፣ ከላይ እንደተገለፀው ተፈጭቶ እና በተከታዩ የቲኤምቲ መለያዎች ውስጥ ተካቷል።