هراړخیز پروټومکس د دماغ پراساس د دماغي مایع مایع بایومارکر په غیر علامتي او علایمي الزایمر ناروغۍ کې څرګندوي

د الزایمر ناروغي (AD) د پروټین بایو مارکرونو نشتوالی دی چې د هغې ډیری اصلي رنځپوهنې منعکس کوي، د تشخیص او درملنې پرمختګ مخه نیسي. دلته، موږ د دماغي مایع (CSF) بایومارکرونو پیژندلو لپاره جامع پروټومکس کاروو چې د AD پیتوفیزیولوژی پراخه لړۍ استازیتوب کوي. ملټي پلیکس ماس سپیکرومیټري په ترتیب سره د AD CSF او دماغ کې نږدې 3,500 او نږدې 12,000 پروټینونه پیژندلي. د دماغ پروټوم شبکې تحلیل 44 د ژویو تنوع ماډلونه حل کړل، چې 15 یې د دماغي مایع پروټوم سره تړل شوي. د CSF AD مارکرونه په دې متقابل ماډلونو کې په پنځو پروټین ګروپونو کې پوښل شوي، د مختلفو رنځپوهنې پروسو استازیتوب کوي. د AD مغز کې Synapses او میټابولیتونه کمیږي، مګر CSF زیاتیږي، پداسې حال کې چې د ګلیال بډایه مایلینیشن او په مغز او CSF کې د معافیت ګروپونه زیاتیږي. د پینل بدلونونو ثبات او د ناروغۍ ځانګړتیا له 500 څخه زیاتو اضافي CSF نمونو کې تایید شوې. دا ګروپونه د بیولوژیکي فرعي ګروپونه هم په غیر علامتي AD کې پیژندل شوي. په ټولیز ډول، دا پایلې په AD کې د کلینیکي غوښتنلیکونو لپاره د ویب پر بنسټ بایومارکر وسیلو په لور یو ژمن ګام دی.
د الزایمر ناروغي (AD) په ټوله نړۍ کې د عصبي ډیمینشیا ترټولو عام لامل دی او د بیولوژیکي سیسټم پراخه لړۍ لخوا مشخص کیږي ، پشمول د سینپټیک لیږد ، ګلیال منځګړیتوب معافیت ، او د مایټوکونډریل میتابولیزم (1-3). په هرصورت، د دې تاسیس شوي پروټین بایومارکران لاهم د امیلایډ او تاو پروټین په موندلو تمرکز کوي، او له همدې امله نشي کولی دا متنوع رنځپوهنه منعکس کړي. دا "اصلي" پروټین بایومارکرونه چې په خورا معتبر ډول د دماغي مایع (CSF) کې اندازه کیږي شامل دي (i) amyloid beta peptide 1-42 (Aβ1-42)، کوم چې د کورټیکل امیلایډ پلاکونو جوړښت منعکس کوي؛ (ii) ټول تاو، د محور د تخریب نښه؛ (iii) phospho-tau (p-tau)، د رنځپوهنې تاو هایپر فاسفوریلیشن استازی (4-7). که څه هم دا د دماغي مایع بایومارکرانو زموږ د "نښه شوي" AD پروټین ناروغیو موندلو کې خورا اسانه کړي دي (4-7)، دوی یوازې د ناروغۍ تر شا د پیچلي بیولوژي یوه کوچنۍ برخه استازیتوب کوي.
د AD بایومارکرونو د رنځو فزیولوژیکي تنوع نشتوالی د ډیری ننګونو لامل شوی ، پشمول (i) د AD ناروغانو بیولوژیکي متفاوت پیژندلو او اندازه کولو نشتوالی ، (ii) د ناروغۍ د شدت او پرمختګ ناکافي اندازه کول ، په ځانګړي توګه په لومړني مرحله کې ، او ( iii) د معالجوي درملو پراختیا چې د نیورولوژیکي خرابیدو ټولو اړخونو په بشپړ ډول حل کولو کې پاتې راغلی. د اړوندو ناروغیو څخه د AD تشریح کولو لپاره په تاریخي رنځپوهنه باندې زموږ تکیه یوازې دا ستونزې لا پسې زیاتوي. ډیر او ډیر شواهد ښیي چې ډیری زاړه خلک د ډیمینشیا سره مخ دي د ادراکي کمښت له یو څخه ډیر رنځپوهنې ځانګړتیاوې لري (8). لکه څنګه چې د AD رنځپوهنې سره نږدې 90٪ یا ډیر خلک هم د عصبي ناروغۍ، TDP-43 شاملول، یا نور تخریب کونکي ناروغۍ لري (9). د رنځولوژیک اوورلیپ دا لوړ تناسب د ډیمینشیا لپاره زموږ اوسني تشخیصي چوکاټ ګډوډ کړی ، او د ناروغۍ خورا پراخه پیټو فزیولوژیکي تعریف ته اړتیا ده.
د مختلفو AD بایو مارکرونو بیړنۍ اړتیا ته په پام سره، ساحه په زیاتیدونکي توګه د بایومارکرونو موندلو لپاره د ټولیز سیسټم پراساس د "omics" میتود غوره کوي. د ګړندي درمل جوړونې ملګرتیا (AMP) - AD اتحاد په 2014 کې پیل شو او د برنامې په سر کې دی. د روغتیا ملي انسټیټیوټونو، اکاډیمیا، او صنعت لخوا دا څو اړخیزه هڅه موخه دا ده چې د سیسټم پر بنسټ ستراتیژیو څخه کار واخلي ترڅو د AD د رنځپوهنې پوهه ښه تعریف کړي او د ژو تنوع تشخیصي تحلیل او درملنې ستراتیژیو ته وده ورکړي (10). د دې پروژې د یوې برخې په توګه، د شبکې پروټومکس په AD کې د سیسټم پر بنسټ د بایومارکرانو پرمختګ لپاره یو ژمن وسیله ګرځیدلې. دا بې طرفه ډیټا پرمخ وړي چلند د پیچلي پروټومیک ډیټا سیټونه په ګروپونو یا د شریک څرګند شوي پروټینونو "ماډولونو" تنظیموي چې د ځانګړي حجرو ډولونو ، ارګانیلز ، او بیولوژیکي دندو سره تړاو لري (11-13). نږدې 12 د معلوماتو بډایه شبکې پروټومیک مطالعات د AD دماغ (13-23) باندې ترسره شوي. په ټولیز ډول، دا تحلیلونه ښیي چې د AD دماغ شبکې پروټوم په خپلواکه ډله او ډیری کورټیکیک سیمو کې خورا خوندي ساتل شوي ماډلر سازمان ساتي. سربیره پردې، د دې ماډلونو څخه ځینې د ډیټا سیټونو په اوږدو کې د AD پورې اړوند کثرت کې د تولید وړ بدلونونه ښیې چې د ډیری ناروغیو رنځپوهنې منعکس کوي. په ټولیز ډول، دا موندنې په AD کې د سیسټم پر بنسټ د بایو مارکر په توګه د دماغ شبکې پروټوم موندلو لپاره د پام وړ لنگر ټکی څرګندوي.
د دې لپاره چې د AD دماغ شبکې پروټوم په کلینیکي ډول ګټور سیسټم پراساس بایومارکرونو ته واړوو، موږ د دماغ څخه اخیستل شوي شبکه د AD CSF پروټومیک تحلیل سره یوځای کړه. دا مدغم کړنلاره د CSF بایومارکرونو پنځه امید لرونکي سیټونو پیژندلو لامل شوې چې د دماغ پراساس د رنځپوهنې پراخه لړۍ سره تړاو لري ، پشمول د Synapses ، د وینې رګونه ، مایلینیشن ، سوزش ، او د میټابولیک لارو خرابیدل. موږ دا بایومارکر پینلونه په بریالیتوب سره د ډیری نقل تحلیلونو له لارې تایید کړل، پشمول د 500 څخه ډیر CSF نمونې د مختلف نیوروډیجینټریټ ناروغیو څخه. د دې اعتبار تحلیلونو کې د ناروغانو په CSF کې د ډله ایزو اهدافو معاینه کول شامل دي چې د اسیمپټوماتیک AD (AsymAD) سره یا په نورمال ادراکي چاپیریال کې د غیر معمولي امیلایډ جمع کیدو شواهد ښودل. دا تحلیلونه د AsymAD نفوس کې د پام وړ بیولوژیکي توپیر په ګوته کوي او د پینل نښه کونکي پیژني چې ممکن د ناروغۍ په لومړیو مرحلو کې د افرادو فرعي ډول کولو توان ولري. په ټولیز ډول، دا پایلې د څو سیسټمونو پر بنسټ د پروټین بایومارکر وسیلو په پراختیا کې یو مهم ګام استازیتوب کوي چې کولی شي په بریالیتوب سره د AD لخوا مخ شوي ډیری کلینیکي ننګونې حل کړي.
د دې مطالعې اصلي هدف د نوي دماغي مایع بایومارکرونو پیژندل دي چې د مغز پراساس مختلف رنځپوهنې منعکس کوي چې د AD لامل کیږي. شکل S1 زموږ د څیړنې میتودولوژي په ګوته کوي، چې پکې شامل دي (i) یو جامع تحلیل چې د AD CSF د لومړنیو موندنو او د شبکې دماغ پروټوم لخوا پرمخ وړل کیږي ترڅو د ډیری دماغ پورې اړوند CSF ناروغۍ بایومارکرونه وپیژني، او (ii) ورپسې نقل دا بایومارکرونه په څو خپلواکه سیریبروسپینل کې دي. د مایعاتو ډله. د کشف پر بنسټ څیړنه د ایموري ګوزیوټا الزایمر ناروغۍ څیړنیز مرکز (ADRC) کې په 20 ادراکي ډول نورمال اشخاصو او 20 AD ناروغانو کې د CSF د توپیر څرګندونې تحلیل سره پیل شوې. د AD تشخیص د پام وړ ادراکي نیمګړتیا په توګه تعریف شوی د ټیټ Aβ1-42 په شتون کې او د دماغي مایع کې د ټول tau او p-tau لوړه کچه [مین مونټریال ادراکي ارزونه (MoCA) ، 13.8 ± 7.0] [ELISA (ELISA) )]] (جدول S1A). کنټرول (په معنی MoCA، 26.7 ± 2.2) د CSF بایومارکرونو نورمال کچه درلوده.
د انسان CSF د پروټین د کثرت متحرک سلسلې لخوا مشخص شوی، په کوم کې البومین او نور خورا ډیر پروټین کولی شي د ګټو پروټینونو کشف مخه ونیسي (24). د پروټین کشف د ژورتیا د زیاتولو لپاره، موږ د هر CSF نمونې څخه د ډله ایز سپیکرومیټری (MS) تحلیل څخه مخکې لومړی 14 خورا بډایه پروټینونه لیرې کړل (24). ټول 39,805 پیپټایډونه د MS لخوا پیژندل شوي، کوم چې په 40 نمونو کې 3691 پروټومونو ته نقشه شوي. د پروټین اندازه کول د څو ټنډیم ماس ټګ (TMT) لیبل کولو (18, 25) لخوا ترسره کیږي. د ورک شوي ډیټا د حل کولو لپاره ، موږ یوازې هغه پروټینونه شامل کړل چې په وروستي تحلیل کې لږترلږه 50٪ نمونو کې مقدار شوي و ، پدې توګه په پای کې د 2875 پروټومونو اندازه کول. د ټول پروټین د کثرت کچې کې د پام وړ توپیر له امله، د کنټرول نمونه په احصایه کې په پام کې نیول شوې وه (13) او په راتلونکی تحلیل کې شامل نه و. د پاتې 39 نمونو د کثرت ارزښتونه د عمر، جندر، او د بسته بندیانو (13-15، 17، 18، 20، 26) له مخې تنظیم شوي.
د ریګریشن ډیټا سیټ کې د توپیر څرګندولو ارزولو لپاره د احصایوي ټیسټ شننې کارول ، دې تحلیل پروټینونه پیژندلي چې د کثرت کچه ​​یې د پام وړ بدلون موندلی (P <0.05) د کنټرول او AD قضیو (جدول S2A). لکه څنګه چې په 1A شکل کې ښودل شوي، په AD کې د ټول 225 پروټینونو کثرت د پام وړ کم شوی، او د 303 پروټینونو کثرت د پام وړ زیات شوی. په دې توپیر څرګند شوي پروټینونو کې ډیری دمخه پیژندل شوي دماغي مایع AD مارکرونه شامل دي لکه د مایکروټیوبیل پورې اړوند پروټین تاو (MAPT؛ P = 3.52 × 10−8)، نیوروفیلمینټ (NEFL؛ P = 6.56 × 10−3)، د ودې پورې اړوند پروټین 43 (GAP43؛ P = 1.46 × 10−5)، د غوړ اسید پابند پروټین 3 (FABP3؛ P = 2.00 × 10−5)، Chitinase 3 لکه 1 (CHI3L1؛ P = 4.44 × 10−6)، عصبي ګرانولین (NRGN; P = 3.43 × 10−4) او د VGF اعصاب د ودې فکتور (VGF؛ P = 4.83 × 10−3) (4-6). په هرصورت، موږ نور خورا مهم هدفونه هم په ګوته کړل، لکه د GDP د جلا کولو مخنیوی 1 (GDI1؛ P = 1.54 × 10-10) او د SPARC پورې اړوند ماډلر کلسیم بانډ 1 (SMOC1؛ P = 6.93 × 10-9). د جین اونټولوژي (GO) د 225 د پام وړ کم شوي پروټینونو تحلیل د بدن د مایع پروسې سره نږدې اړیکې په ګوته کړي لکه د سټرایډ میټابولیزم، د وینې جمع کول، او د هورمون فعالیت (شکل 1B او جدول S2B). په مقابل کې، د پام وړ زیاتوالی د 303 پروټین د حجرو جوړښت او د انرژي میټابولیزم سره نږدې تړاو لري.
(A) د آتش فشان پلاټ د log2 فولډ بدلون (x-axis) ښیي چې د -log10 احصایوي P ارزښت (y-axis) سره تړاو لري چې د T-Test لخوا ترلاسه کیږي، کوم چې د کنټرول (CT) او تر مینځ د توپیر څرګندولو لپاره کارول کیږي. د CSF پروټوم د ټولو پروټینونو AD قضیې. پروټینونه چې په AD کې د پام وړ کم شوي کچه (P <0.05) په نیلي کې ښودل شوي، پداسې حال کې چې هغه پروټینونه چې په ناروغۍ کې د پام وړ زیاتوالی لري په سور کې ښودل شوي. ټاکل شوی پروټین لیبل شوی. (B) د پروټین پورې اړوند د پورتنۍ GO اصطلاحات په AD کې د پام وړ کم شوي (نیلي) او زیات شوي (سور) دي. د بیولوژیکي پروسو، مالیکولر دندو، او سیلولر اجزاو په برخو کې د لوړ زیډ نمرو سره درې GO شرایط ښیي. (C) MS په CSF نمونه کې د MAPT کچه اندازه شوې (کیڼ اړخ ته) او د نمونې ELISA tau کچې (ښي) سره تړاو لري. د اړونده P ارزښت سره د پییرسن ارتباط کوفیینټ ښودل شوی. د یوې AD قضیې لپاره د ELISA ډیټا نشتوالي له امله، پدې ارقامو کې د 39 تحلیل شوي قضیو څخه د 38 لپاره ارزښتونه شامل دي. (D) څارل شوي کلستر تحلیل (P <0.0001، بنجامیني-هچبرګ (BH) په کنټرول کې P <0.01 تعدیل شوی او AD CSF د ډیټا سیټ کې د 65 خورا مهم بدل شوي پروټینونو په کارولو سره نمونې وموندلې. معیاري کول، نورمال کول.
د MAPT د پروټومیک کچه د خپلواکه اندازه شوي ELISA tau کچې سره نږدې تړاو لري (r = 0.78، P = 7.8 × 10-9؛ شکل 1C)، زموږ د MS اندازه کولو اعتبار ملاتړ کوي. د امیلایډ مخکیني پروټین (APP) په کچه د ټریپسین هضم وروسته ، د Aβ1-40 او Aβ1-42 C-ټرمینوس ته نقشه شوي isoform-specific peptides نشي کولی په مؤثره توګه ionized شي (27, 28). له همدې امله، د APP پیپټایډونه چې موږ یې پیژندلي د ELISA Aβ1-42 کچې سره هیڅ تړاو نلري. د هرې قضیې د توپیر څرګندولو ارزولو لپاره، موږ د P <0.0001 سره توپیر لرونکي پروټینونه کارولي [د غلط کشف کچه (FDR) سمه شوې P <0.01] ترڅو د نمونو نظارت شوي کلستر تحلیل ترسره کړي (جدول S2A). لکه څنګه چې په 1D شکل کې ښودل شوي، دا 65 خورا مهم پروټینونه کولی شي په سمه توګه د ناروغۍ حالت سره سم نمونې کلستر کړي، پرته له دې چې د کنټرول په څیر ځانګړتیاوې ولري. د دې 65 پروټینونو څخه، 63 په AD کې زیات شوي، پداسې حال کې چې یوازې دوه (CD74 او ISLR) کم شوي. په مجموع کې، دا د دماغي مایع تحلیلونو په AD کې په سلګونو پروټینونه پیژندلي چې ممکن د ناروغۍ بایومارکر په توګه کار وکړي.
بیا موږ د AD دماغ پروټوم خپلواکه شبکه تحلیل ترسره کړ. د دې کشف د مغز کوهورټ کې د کنټرول (n = 10) څخه dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC)، د پارکینسن ناروغۍ (PD؛ n = 10)، مخلوط AD/PD (n = 10) او AD (n = 10) قضیې شاملې وې. ) نمونه. Emery Goizueta ADRC. د دې 40 قضیو ډیموګرافیک دمخه تشریح شوي (25) او په جدول S1B کې لنډیز شوي. موږ د دې 40 دماغ نسجونو او د 27 قضیو د نقل کولو کوهورټ تحلیل کولو لپاره TMT-MS کارولی. په مجموع کې، د دماغ دغو دوو ډیټا سیټونو 227,121 ځانګړي پیپټایډونه تولید کړي، کوم چې 12,943 پروټومونو (25) ته نقشه شوي. یوازې هغه پروټینونه چې لږ تر لږه 50٪ قضیو کې مقدار شوي په راتلونکو تحقیقاتو کې شامل شوي. د وروستي کشف ډاټا سیټ 8817 مقدار شوي پروټینونه لري. د عمر، جنس، او د مړینې وروسته وقفې (PMI) پر بنسټ د پروټین زیاتوالي کچه تنظیم کړئ. د ریګریشن وروسته ټاکل شوي ډیټا د توپیر څرګندولو تحلیل وښودله چې د 2000 پروټین کچه د پام وړ بدلون موندلی [P <0.05، د تغیر تحلیل (ANOVA)] په دوه یا ډیرو ناروغیو کې. بیا، موږ د AD/control او/یا AD/PD پرتله کولو (شکل S2، A او B، جدول S2C) کې د توپیر څرګند شوي پروټینونو، او P <0.0001 پر بنسټ د څارنې کلستر تحلیل ترسره کړ. دا 165 خورا بدل شوي پروټینونه په واضح ډول د کنټرول او PD نمونو څخه د AD رنځپوهنې سره قضیې په ګوته کوي ، په ټول پروټوم کې د AD ځانګړي ځانګړي بدلونونه تاییدوي.
بیا موږ د موندل شوي دماغ پروټوم باندې د شبکې تحلیل ترسره کولو لپاره د Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA) په نوم یو الګوریتم کارولی، کوم چې د ورته بیان نمونو سره د پروټین ماډلونو کې ډاټا تنظیموي (11-13). تحلیل 44 ماډلونه (M) شریک څرګند شوي پروټینونه په ګوته کړل چې له لوی (M1, n = 1821 پروټینونو) څخه تر کوچني (M44, n = 34 پروټینونو) (شکل 2A او جدول S2D) ته ترتیب او شمیرل شوي. لکه څنګه چې پورته یادونه وشوه (13) د هر ماډل د نمایندګۍ پروفایل یا ځانګړتیا پروټین محاسبه کړئ، او دا د ناروغۍ حالت او AD رنځپوهنې سره اړیکه ونیسئ، دا د الزایمر ناروغۍ ثبت (CERAD) او د بریک سکور (شکل 2B) اتحاد رامینځته کوي. په ټولیز ډول، 17 ماډلونه د پام وړ د AD نیوروپاتولوژي (P <0.05) سره تړاو لري. ډیری د دې ناروغۍ پورې اړوند ماډلونه د حجرو ډول مشخص مارکرونو کې هم بډایه دي (شکل 2B). لکه څنګه چې پورته یادونه وشوه (13)، د حجرو ډول بډایه کول د ماډل اوورلیپ او د حجرو ډول ځانګړي جینونو د حوالې لیست له لارې ټاکل کیږي. دا جینونه په جلا شوي موږک نیورونونو، انډوتیلیل او ګلیال حجرو کې د خپرو شویو معلوماتو څخه اخیستل شوي. د RNA تسلسل (RNA-seq) تجربه (29).
(A) د دماغ پروټوم WGCNA کشف کړئ. (B) د دوه وزن منځنۍ ارتباط (BiCor) د ماډلر لاسلیک پروټین تحلیل (د ماډلر پروټین څرګندولو لومړۍ لویه برخه) د AD نیوروپاتولوژیکي ځانګړتیاو سره (پورته)، په شمول د CERAD (Aβ تختې) او براک (تاو ټنګلز) سکورونه. د مثبت (سور) او منفي (نیلي) اړیکو شدت د دوه رنګه تودوخې نقشې لخوا ښودل شوي، او ستوري د احصایوي اهمیت (P <0.05) په ګوته کوي. د Hypergeometric Fisher's Exact Test (FET) (لاندې) څخه کار واخلئ ترڅو د هر پروټین ماډل د حجرو ډول ایسوسی ایشن ارزونه وکړئ. د سور سیوري شدت د حجرو ډول بډایه کولو درجې په ګوته کوي، او ستوري د احصایوي اهمیت (P <0.05) په ګوته کوي. د FET څخه اخیستل شوي P ارزښت سمولو لپاره د BH میتود وکاروئ. (C) د ماډلر پروټینونو GO تحلیل. د هر ماډل یا اړوند ماډل ګروپ لپاره خورا نږدې اړوند بیولوژیکي پروسې ښودل شوي. oligo، oligodendrocyte.
د پنځو نږدې تړلو astrocyte او مایکروګلیا بډایه ماډلونو یوه ټولګه (M30, M29, M18, M24, او M5) د AD نیوروپاتولوژي سره قوي مثبت اړیکه ښودلې (شکل 2B). د اونټولوژي تحلیل دا ګلیال ماډلونه د حجرو وده، پراختیا، او معافیت سره نښلوي (شکل 2C او جدول S2E). دوه اضافي glial ماډلونه، M8 او M22، هم په ناروغۍ کې په کلکه لوړ شوي دي. M8 په لوړه کچه د Toll-like receptor pathway سره تړاو لري، د سیګنلینګ کاسکیډ چې د طبیعي معافیت غبرګون کې کلیدي رول لوبوي (30). په ورته وخت کې، M22 د ژباړې وروسته ترمیم سره نږدې تړاو لري. M2 چې په oligodendrocytes کې بډای دی، د AD رنځپوهنې سره قوي مثبت اړیکه او د نیوکلیوسایډ ترکیب او د DNA نقل کولو سره انټولوژیکي اړیکه ښیي، چې په ناروغیو کې د حجرو وده وده کوي. په ټولیز ډول، دا موندنې د ګلیال ماډلونو لوړوالی مالتړ کوي چې موږ مخکې د AD شبکې پروټوم (13، 17) کې لیدلي دي. دا اوس مهال موندل شوي چې په شبکه کې ډیری AD پورې اړوند ګلیال ماډلونه د کنټرول او PD قضیو کې د بیان ټیټ کچې ښیي، د دوی د ناروغۍ ځانګړتیا په ګوته کوي چې په AD (شکل S2C) کې لوړ شوی.
زموږ د شبکې پروټوم کې یوازې څلور ماډلونه (M1, M3, M10, او M32) په کلکه د AD رنځپوهنې (P <0.05) (شکل 2, B او C) سره په کلکه توګه تړاو لري. M1 او M3 دواړه د نیورونال مارکرونو بډایه دي. M1 د Synaptic سیګنالونو سره خورا ډیر تړاو لري، پداسې حال کې چې M3 د مایټوکونډریال فعالیت سره نږدې تړاو لري. د M10 او M32 لپاره د حجرو ډول بډایه کولو هیڅ شواهد شتون نلري. M32 د M3 او د حجرو میټابولیزم ترمنځ اړیکه منعکس کوي، پداسې حال کې چې M10 د حجرو وده او د مایکروټیوبول فعالیت سره خورا تړاو لري. د AD سره پرتله کول، ټول څلور ماډلونه په کنټرول او PD کې زیات شوي، دوی ته د ناروغۍ ځانګړي AD بدلونونه ورکوي (شکل S2C). په ټولیز ډول، دا پایلې د نیورون بډایه ماډلونو کمښت مالتړ کوي چې موږ مخکې په AD کې لیدلي دي (13, 17). په لنډیز کې، د دماغ پروټوم شبکې تحلیل چې موږ موندلي د AD په ځانګړي ډول بدل شوي ماډلونه زموږ د پخوانیو موندنو سره مطابقت لري.
AD د ابتدايي غیر علامتي مرحلې (AsymAD) لخوا مشخص کیږي ، په کوم کې چې اشخاص د کلینیکي ادراکي کمښت پرته د امیلایډ جمع کول ښیې (5, 31). دا غیر علایمي مرحله د لومړني کشف او مداخلې لپاره یوه مهمه کړکۍ استازیتوب کوي. موږ دمخه د خپلواک ډیټا سیټونو په اوږدو کې د AsymAD او AD دماغ شبکې پروټوم قوي ماډلر ساتنه ښودلې ده (13, 17). د دې لپاره چې ډاډ ترلاسه شي چې د دماغ شبکه چې موږ اوس مهال کشف کړې د دې پخوانیو موندنو سره مطابقت لري، موږ د 27 DLPFC سازمانونو څخه په نقل شوي ډاټا کې د 44 ماډلونو ساتنه تحلیل کړه. په دې سازمانونو کې د کنټرول (n = 10)، AsymAD (n = 8) او AD (n = 9) قضیې شاملې دي. د کنټرول او AD نمونې زموږ د کشف دماغ کوهورټ (جدول S1B) تحلیل کې شاملې وې، پداسې حال کې چې د AsymAD قضیې یوازې د نقل کولو کوهورټ کې ځانګړې وې. دا د AsymAD قضیې د Emory Goizueta ADRC دماغ بانک څخه هم راغلي. که څه هم د مړینې په وخت کې معرفت نورمال و، د امیلایډ کچه په غیر معمولي ډول لوړه وه (مطلب CERAD، 2.8 ± 0.5) (جدول S1B).
د دې 27 مغزو نسجونو TMT-MS تحلیل د 11,244 پروټوومونو مقدار کولو پایله درلوده. پدې وروستۍ شمیره کې یوازې هغه پروټینونه شامل دي چې لږ تر لږه 50٪ نمونو کې مقدار شوي. دا نقل شوي ډیټا سیټ د 8817 پروټینونو څخه 8638 (98.0٪) لري چې زموږ د کشف دماغ تحلیل کې کشف شوي ، او د کنټرول او AD کوهورټس ترمینځ نږدې 3000 د پام وړ بدل شوي پروټینونه لري (P <0.05، د تغیر تحلیل لپاره د ټوکي جوړه شوي ټیسټ وروسته) ( جدول S2F). د دې توپیر لرونکي څرګند شوي پروټینونو په مینځ کې، 910 د AD او دماغ پروټوم کنټرول قضیو ترمنځ د پام وړ کچې بدلونونه هم ښودلي (P <0.05، د ANOVA Tukey جوړه t-test وروسته). د یادولو وړ ده چې دا 910 مارکرونه د پروټومونو (r = 0.94، P <1.0 × 10-200) (شکل S3A) تر مینځ د بدلون په لور خورا مطابقت لري. د زیاتو پروټینونو په مینځ کې، هغه پروټینونه چې د ډیټا سیټونو ترمنځ خورا ثابت بدلونونه لري په عمده توګه د ګلیال بډایه M5 او M18 ماډلونو (MDK، COL25A1، MAPT، NTN1، SMOC1، او GFAP) غړي دي. د کم شوي پروټینونو په مینځ کې، هغه کسان چې خورا ثابت بدلونونه لري تقریبا په ځانګړې توګه د M1 ماډل (NPTX2، VGF، او RPH3A) غړي وو چې د Synapse سره تړاو لري. موږ نور د AD پورې اړوند بدلونونه د midkine (MDK)، CD44، پټ شوي frizzled اړوند پروټین 1 (SFRP1) او VGF د لویدیځ بلاټینګ (شکل S3B) لخوا تایید کړل. د موډل ساتنې تحلیل ښودلې چې د دماغ پروټوم کې د پروټین ماډلونو شاوخوا 80٪ (34/44) د نقل کولو ډیټا سیټ کې د پام وړ ساتل شوي (z-score> 1.96، FDR سم شوي P <0.05) (شکل S3C). د دې ماډلونو څخه څوارلس په ځانګړي ډول د دوه پروټومونو (z-score> 10، FDR اصلاح شوي P <1.0 × 10−23) ترمنځ ساتل شوي. په ټولیز ډول، د مغز پروټوم تر منځ د توپیر بیان او ماډلر جوړښت کې د لوړې درجې د دوام کشف او نقل کول د AD فرنټ کورټیکس پروټینونو کې د بدلونونو د تولید وړتیا روښانه کوي. برسېره پر دې، دا هم تایید کړه چې AsymAD او نور پرمختللي ناروغۍ د دماغ شبکې جوړښت خورا ورته دی.
د مغز د نقل کولو ډیټا سیټ کې د توپیر څرګندونې یو ډیر مفصل تحلیل د AsymAD پروټین بدلونونو د پام وړ درجې په ګوته کوي ، پشمول د AsymAD او کنټرول (P <0.05) (شکل S3D) ترمینځ ټول 151 د پام وړ بدل شوي پروټینونه. د امیلایډ بار سره په مطابقت کې ، د AsymAD او AD په مغز کې APP د پام وړ وده کړې. MAPT یوازې په AD کې د پام وړ بدلون راولي، کوم چې د تنګو د زیاتوالي کچې سره مطابقت لري او د ادراکي کمښت سره د هغې پیژندل شوي تړاو (5, 7). د glial بډایه ماډلونه (M5 او M18) په AsymAD کې په زیات شوي پروټینونو کې خورا منعکس شوي، پداسې حال کې چې د نیورون پورې اړوند M1 ماډل په AsymAD کې د کم شوي پروټینونو ترټولو استازی دی. ډیری د دې AsymAD نښه کونکي په علایمي ناروغیو کې لوی بدلونونه ښیې. د دې نښه کونکو په منځ کې SMOC1 دی، یو ګلیال پروټین چې د M18 پورې تړاو لري، چې د دماغ تومورونو او د سترګو او غړو پراختیا سره تړاو لري (32). MDK د هیپرین سره تړلی وده فکتور دی چې د حجرو وده او انجیوجینسیس (33) پورې اړه لري، د M18 بل غړی. د کنټرول ګروپ سره په پرتله، AsymAD د پام وړ زیاتوالی موندلی، وروسته له دې چې په AD کې ډیر زیاتوالی راغلی. په مقابل کې، د Synaptic پروټین نیوروپینتراکسین 2 (NPTX2) د AsymAD دماغ کې د پام وړ کم شوی. NPTX2 پخوا د نیوروډیجنریشن سره تړاو درلود او د حوصلې وړ ترکیب منځګړیتوب کې پیژندل شوی رول لري (34). په ټولیز ډول، دا پایلې په AD کې د مختلف مختلف پری کلینیکي پروټین بدلونونه څرګندوي چې داسې ښکاري چې د ناروغۍ شدت سره پرمختګ کوي.
د دې په پام کې نیولو سره چې موږ د دماغ پروټوم په کشف کې د پروټین پوښښ خورا ژوره ترلاسه کړې، موږ هڅه کوو چې د شبکې کچې AD ټرانسکروم سره د هغې په بشپړ ډول پوه شو. له همدې امله، موږ د دماغ پروټوم پرتله کړو چې موږ یې د هغه ماډل سره کشف کړو چې موږ مخکې د AD (n = 308) او کنټرول (n = 157) DLPFC نسجونو (13) کې د 18,204 جینونو مایکروری اندازه کولو څخه تولید کړی و. overlapping په مجموع کې، موږ د RNA 20 مختلف ماډلونه پیژندلي، چې ډیری یې د ځانګړو حجرو ډولونو بډایه کول ښودلي، پشمول د نیورون، اولیګوډینډروسایټس، اسټروسایټس، او مایکروګلیا (شکل 3A). په AD کې د دې ماډلونو ډیری بدلونونه په 3B شکل کې ښودل شوي. زموږ د پخوانیو پروټین-RNA اوورلیپ تحلیل سره په مطابقت کې د ژور نه لیبل شوي MS پروټوم (شاوخوا 3000 پروټینونو) (13) په کارولو سره ، د دماغ پروټوم شبکه کې د 44 ماډلونو څخه ډیری یې موږ وموندل چې د ټرانسکریټوم شبکې کې د پام وړ اوورلیپ شتون نلري. زموږ د 34 پروټین ماډلونو کشف او نقل کول چې د دماغ پروټوم کې په لوړه کچه ساتل شوي، یوازې 14 (~ 40٪) د فشر دقیق ازموینې (FET) کې بریالي شوي چې د ټرانسکریپټوم (شکل 3A) سره د احصایې له پلوه د پام وړ تکرار ثابت شوی. د DNA د زیانونو ترمیم (P-M25 او P-M19)، د پروټین ژباړې (P-M7 او P-M20)، د RNA پابندۍ/سپلینګ (P-M16 او P-M21) او د پروټین په نښه کولو (P-M13 او P-) سره مطابقت لري. M23) په ټرانسکریټوم کې د ماډلونو سره نه تیریږي. له همدې امله، که څه هم د اوسني اوورلیپ تحلیل کې د ژور پروټوم ډیټا سیټ کارول کیږي (13) ، د AD شبکې پروټووم ډیری د ټرانسکریټوم شبکې ته نقشه نه ده شوې.
(A) Hypergeometric FET د AD ټرانسکریټوم (پورته) RNA ماډل کې د حجرو ډول مشخص مارکرونو بډایه کول ښیې او د AD دماغ د RNA (x-axis) او پروټین (y-axis) ماډلونو تر مینځ د اوورلیپ درجې (لاندې). د سور سیوري شدت په پورتنۍ پینل کې د حجرو ډولونو بډایه کولو درجې او په لاندې پینل کې د ماډلونو د اوورلیپ شدت په ګوته کوي. ستوري د احصایوي اهمیت څرګندونه کوي (P <0.05). (B) د هر ټرانسکریټوم ماډل او د AD حالت د ځانګړتیاو جینونو تر مینځ د ارتباط درجه. په چپ اړخ کې ماډلونه د AD (نیلي) سره خورا منفي تړاو لري، او په ښي خوا کې د AD (سور) سره خورا مثبت تړاو لري. د log-transformed BH- درست شوی P ارزښت د هرې اړیکې احصایوي اهمیت په ګوته کوي. (C) د مشترکه حجرو ډول بډایه کولو سره د پام وړ اوورلیپینګ ماډلونه. (D) د لیبل شوي پروټین (x-axis) او RNA (y-axis) په اوورلیپینګ ماډل کې د log2 فولډ بدلون د ارتباط تحلیل. د اړونده P ارزښت سره د پییرسن ارتباط کوفیینټ ښودل شوی. مایکرو، مایکروګلیا؛ آسماني جسمونه، اسټروسایټس. CT، کنټرول.
ډیری متقابل پروټین او RNA ماډلونه د ورته حجرو ډول بډایه کولو پروفایلونه او د AD د بدلون لارښوونې (شکل 3، B او C) سره شریکوي. په بل عبارت، د دماغ پروټوم (PM​1) د Synapse پورې اړوند M1 ماډل د دریو نیورونالونو لرونکی هومولوژس RNA ماډلونو (R-M1, R-M9 او R-M16) سره نقشه شوی، کوم چې په AD کې دواړه ښودل شوي. کمه کچه. په ورته ډول، د glial بډایه M5 او M18 پروټین ماډلونه د RNA ماډلونو سره چې په astrocytes او مایکروګلیال مارکرونو (R-M3, R-M7، او R-M10) کې بډایه دي سره یوځای کیږي او د ناروغیو په زیاتوالي کې ښکیل دي. د دوه ډیټا سیټونو ترمینځ دا شریک شوي ماډلر ځانګړتیاوې د حجرو ډول بډایه کولو او د ناروغۍ پورې اړوند بدلونونو ملاتړ کوي چې موږ د دماغ پروټوم کې لیدلي دي. په هرصورت، موږ په دې ګډ ماډلونو کې د RNA او د انفرادي مارکرونو پروټین کچې ترمنځ ډیری مهم توپیرونه ولیدل. د دې متضاد ماډلونو (شکل 3D) دننه د مالیکولونو د پروټومیکونو او ټرانسکریټومیکونو د توپیر څرګندولو ارتباط تحلیل دا متضادیت روښانه کوي. د مثال په توګه، APP او څو نور glial ماډل پروټینونه (NTN1، MDK، COL25A1، ICAM1، او SFRP1) د AD پروټوم کې د پام وړ زیاتوالی ښودلی، مګر د AD ټرانسکروم کې تقریبا هیڅ بدلون نه و. دا د پروټین ځانګړي بدلونونه ممکن د امیلایډ تختو سره نږدې تړاو ولري (23, 35)، پروټوم د رنځپوهنې بدلونونو سرچینې په توګه روښانه کوي، او دا بدلونونه ممکن په ټرانسکریټوم کې منعکس نشي.
د مغزو او CSF پروټومونو په خپلواکه توګه تحلیل کولو وروسته چې موږ وموندل شو، موږ د دوه ډیټا سیټونو جامع تحلیل ترسره کړ ترڅو د دماغ شبکې د رنځپوهنې پورې اړوند AD CSF بایومارکرونه وپیژني. موږ باید لومړی د دوو پروټومونو یووالی تعریف کړو. که څه هم دا په پراخه کچه منل شوي چې CSF د AD دماغ (4) کې نیورو کیمیکل بدلونونه منعکس کوي، د AD دماغ او CSF پروټوم تر مینځ د اوورلیپ دقیقه درجه روښانه نده. زموږ په دوو پروټومونو کې د موندل شوي شریک جین محصولاتو شمیر پرتله کولو سره، موږ وموندله چې نږدې 70٪ (n = 1936) پروټینونه چې د دماغي مایع کې پیژندل شوي په دماغ کې هم اندازه شوي (شکل 4A). ډیری دا پروتین پروټینونه (n = 1721) د کشف شوي دماغ ډیټا سیټ (شکل 4B) څخه د 44 شریک بیان ماډلونو څخه یو ته نقشه شوي. لکه څنګه چې تمه کیده، د مغز شپږ لوی ماډلونه (M1 څخه M6) د CSF خورا لوی مقدار ښودلی. په هرصورت، د مغز کوچني ماډلونه شتون لري (د بیلګې په توګه، M15 او M29) چې په ناڅاپي توګه د لوړې کچې اوورلیپ ترلاسه کوي، د دماغ ماډل څخه دوه چنده لوی. دا موږ هڅوي چې یو ډیر مفصل، احصایوي چلول شوي میتود غوره کړو ترڅو د دماغ او دماغي مایعاتو تر مینځ تکرار محاسبه کړو.
(A او B) د کشف دماغ او د CSF ډیټا سیټونو کې موندل شوي پروټینونه یو له بل سره یوځای کیږي. ډیری دا پروتین پروټینونه د دماغ شریک بیان شبکې له 44 شریک بیان ماډلونو څخه یو سره تړاو لري. (C) د دماغي مایع پروټوم او د دماغ شبکې پروټوم تر منځ د اوورلیپ کشف کړئ. د تودوخې نقشې هر قطار د هایپرجیومیټریک FET جلا جلا تحلیل استازیتوب کوي. پورتنۍ قطار د دماغ ماډل او ټول CSF پروټوم تر مینځ اوورلیپ (خړ / تور سیډینګ) انځوروي. دویمه کرښه دا په ګوته کوي چې د دماغ ماډلونو او CSF پروټین (په سور رنګ کې سیوري شوي) تر مینځ د پام وړ په AD (P <0.05) کې تنظیم شوي. دریم قطار ښیي چې د دماغ ماډلونو او CSF پروټین (نیلي سیډنګ) تر منځ د پام وړ په AD (P <0.05) کې تنظیم شوی. د FET څخه اخیستل شوي P ارزښت سمولو لپاره د BH میتود وکاروئ. (D) د فولډ ماډل پینل د سیل ډول ایسوسی ایشن او اړونده GO شرایطو پراساس. دا تختې په ټولیز ډول د مغز پورې اړوند 271 پروټینونه لري، کوم چې د CSF پروټوم کې معنی توپیر لري.
د یو اړخیزه FETs په کارولو سره، موږ د CSF پروټوم او انفرادي دماغ ماډلونو ترمنځ د پروټین اوورلیپ اهمیت ارزولی. تحلیل په ډاګه کړه چې د CSF ډیټا سیټ کې ټول 14 دماغ ماډلونه د احصایې له پلوه مهم اوورلیپ لري (FDR تعدیل شوي P <0.05)، او یو اضافي ماډل (M18) چې اوورلیپ ارزښت ته نږدې دی (FDR تنظیم شوی P = 0.06) (شکل 4C ، پورتنۍ قطار). موږ د ماډلونو سره هم علاقه لرو چې په کلکه د توپیر څرګند شوي CSF پروټینونو سره یوځای کیږي. له همدې امله، موږ د FET دوه اضافي تحلیلونه پلي کړل ترڅو معلومه کړي چې کوم (i) CSF پروټین په AD کې د پام وړ زیاتوالی موندلی او (ii) CSF پروټین په AD کې د پام وړ کم شوی (P <0.05، جوړه شوې t test AD/control) د دماغ ماډلونه د معنی اوورلیپ سره د دوی ترمنځ. لکه څنګه چې د شکل 4C په منځني او لاندې قطارونو کې ښودل شوي، دا اضافي تحلیلونه ښیي چې د 44 دماغ ماډلونو څخه 8 د AD CSF (M12, M1, M2, M18, M5, M44, M33، او M38) کې اضافه شوي پروټین سره د پام وړ ډول سره یوځای کیږي. . )، په داسې حال کې چې یوازې دوه ماډلونه (M6 او M15) په AD CSF کې د کم شوي پروټین سره یو معتبر اوورلیپ ښودلی. لکه څنګه چې تمه کیده، ټول 10 ماډلونه په 15 ماډلونو کې دي چې د CSF پروټوم سره ترټولو لوړ اوورلیپ سره. له همدې امله، موږ فرض کوو چې دا 15 ماډلونه د AD دماغ څخه اخیستل شوي CSF بایومارکرونو لوړ حاصل سرچینې دي.
موږ دا 15 اوورپلینګ ماډلونه په پنځو لوی پروټین پینلونو کې د WGCNA ونې ډیاګرام کې د دوی د نږدېوالي او د حجرو ډولونو او جین آنټولوژي (شکل 4D) سره د دوی د تړاو پراساس پوښلي. لومړی پینل د نیورون مارکرونو او د Synapse اړوند پروټینونو (M1 او M12) بډایه ماډلونه لري. Synaptic پینل په ټولیز ډول 94 پروټینونه لري، او د CSF پروټوم کچه د پام وړ بدلون موندلی، دا د پنځو پینلونو په منځ کې د دماغ پورې اړوند CSF مارکرونو ترټولو لویه سرچینه جوړوي. دویمه ډله (M6 او M15) د Endothelial حجرو مارکرونو او عصبي بدن سره نږدې اړیکه ښودلې، لکه "زخم درملنه" (M6) او "د انساني معافیت غبرګون تنظیم کول" (M15). M15 د لیپوپروټین میتابولیزم سره هم خورا ډیر تړاو لري، کوم چې د اندوتیلیم سره نږدې تړاو لري (36). د ویسکولر پینل د دماغ پورې اړوند 34 CSF مارکرونه لري. په دریمه ډله کې هغه ماډلونه (M2 او M4) شامل دي چې د پام وړ د oligodendrocyte مارکرونو او د حجرو د پراختیا سره تړاو لري. د مثال په توګه، د M2 د لوړې کچې آنتولوژي شرایط "د DNA نقل کولو مثبت تنظیم" او "پورین بایوسینتیس پروسې" شامل دي. په ورته وخت کې، د M4 په هغو کې د "ګلیال سیل توپیر" او "کروموزوم جلا کول" شامل دي. د مایلینیشن پینل د دماغ پورې اړوند 49 CSF مارکرونه لري.
څلورمه ډله خورا ډیر ماډلونه لري (M30, M29, M18, M24, او M5)، او نږدې ټول ماډلونه د مایکروګلیا او اسټروسایټ مارکرونو کې د پام وړ بډایه دي. د مایلینیشن پینل ته ورته، څلورم پینل هم ماډلونه لري (M30، M29، او M18) چې د حجرو د پراختیا سره نږدې تړاو لري. په دې ګروپ کې نور ماډلونه د معافیتي شرایطو سره خورا ډیر تړاو لري، لکه "د معافیت اغیزې پروسې" (M5) او "د معافیت غبرګون تنظیم" (M24). د ګلیال معافیت ګروپ د دماغ پورې اړوند 42 CSF مارکرونه لري. په نهایت کې، وروستي پینل کې د دماغ پورې اړوند 52 مارکرونه په څلورو ماډلونو (M44، M3، M33، او M38) کې شامل دي، چې ټول یې په بدن کې د انرژي ذخیره کولو او میټابولیزم پورې تړاو لري. د دې ماډلونو ترټولو لوی (M3) د مایټوکونډریا سره نږدې تړاو لري او د نیورون ځانګړي مارکرونو کې بډای دی. M38 په دې میټابولوم کې یو له کوچنیو ماډلونو څخه دی او د نیورون منځنۍ ځانګړتیا هم څرګندوي.
په ټولیز ډول، دا پنځه تختې په AD کورټیکس کې د حجرو ډولونه او دندو پراخه لړۍ منعکس کوي، او په ټولیز ډول د 271 دماغ پورې اړوند CSF مارکرونه لري (جدول S2G). د دې MS پایلو د اعتبار ارزولو لپاره، موږ د نږدې تمدید ارزونې (PEA) څخه کار واخیست، د اورتوګونال انټي باډي پر بنسټ ټیکنالوژي د ملټي پلیکس کولو وړتیاوو، لوړ حساسیت او ځانګړتیا سره، او د دماغي مایع نمونې بیا تجزیه کړې چې موږ د دې 271 بایومارکرانو یوه فرعي سیټ وموندل. (n = 36). دا 36 هدفونه د PEA د AD کثیر کې بدلون څرګندوي، کوم چې زموږ د MS-based موندنو سره نږدې تړاو لري (r = 0.87، P = 5.6 × 10-12)، کوم چې زموږ د جامع MS تحلیل پایلې په کلکه تایید کړې (شکل S4. ).
هغه بیولوژیکي موضوعات چې زموږ د پنځو ډلو لخوا ټینګار شوي، د Synaptic سیګنال څخه د انرژی میټابولیزم پورې، ټول د AD (1-3) د رنځپوهنې سره تړاو لري. له همدې امله، ټول 15 ماډلونه چې دا پینلونه لري د دماغ پروټوم کې د AD رنځپوهنې سره تړاو لري چې موږ یې وموندل (شکل 2B). ترټولو د پام وړ زموږ د ګلیال ماډلونو او زموږ د لوی نیورونال ماډلونو (M1 او M3) تر مینځ قوي منفي رنځولوژیکي اړیکه ده. زموږ د نقل شوي دماغ پروټوم (شکل S3D) د توپیر څرګند تحلیل هم د M5 او M18 څخه ترلاسه شوي ګلیال پروټینونه روښانه کوي. په AsymAD او symptomatic AD کې، د ګلیال پروټین خورا زیات شوی او د M1 پورې اړوند synapses پروټین خورا ډیر کم شوی. دا مشاهدې ښیي چې 271 د دماغي مایع مایع مارکرونه چې موږ یې په پنځو ګروپونو کې پیژندلي د AD کورټیکس کې د ناروغیو پروسو پورې اړه لري، په شمول هغه چې په ابتدايي غیر علایمو مرحلو کې واقع کیږي.
د دې لپاره چې په مغز او نخاعي مایع کې د پینل پروټینونو بدلون سمت ښه تحلیل کړي، موږ د هر یو 15 متقابل ماډلونو لپاره لاندې ډولونه رسم کړل: (i) د دماغ ډیټا سیټ کې د ماډل کثرت کچه ​​وموندله او (ii) ماډل پروټین توپیر د دماغي مایع (شکل S5) کې څرګند شوی. لکه څنګه چې مخکې یادونه وشوه، WGCNA په دماغ کې د ماډل کثرت یا ځانګړتیا پروټین ارزښت ټاکلو لپاره کارول کیږي (13). د آتش فشاني نقشه د دماغي مایع (AD/کنټرول) کې د ماډلر پروټینونو توپیر څرګندولو لپاره کارول کیږي. دا ارقام ښیې چې د پنځو پینلو څخه درې یې د مغز او نخاعي مایع کې د بیان مختلف رجحانات ښیې. د Synapse پینل دوه ماډلونه (M1 او M12) د AD دماغ کې د کثرت کچه ​​کې کمښت ښیې، مګر د پام وړ د AD CSF (شکل S5A) کې د زیات شوي پروټین سره مخ کیږي. د نیورون پورې اړوند ماډلونه چې میټابولوم (M3 او M38) لري د دماغ او دماغي مایع مایع څرګندولو نمونې متضاد ښودلې (شکل S5E). د ویسکولر پینل هم د بیان مختلف رجحانات ښودلي، که څه هم د هغې ماډلونه (M6 او M15) په منځنۍ توګه د AD دماغ کې زیات شوي او په ناروغ CSF (شکل S5B) کې کم شوي. پاتې دوه پینلونه لوی ګلیال شبکې لري چې پروټینونه په دوامداره توګه په دواړو برخو کې تنظیم شوي (شکل S5، C او D).
مهرباني وکړئ په یاد ولرئ چې دا رجحانات په دې پینلونو کې د ټولو نښه کونکو لپاره عام ندي. د مثال په توګه، Synaptic پینل کې ډیری پروټینونه شامل دي چې د AD دماغ او CSF (شکل S5A) کې د پام وړ کم شوي. د دې لاندې تنظیم شوي دماغي مایع مایع نښه کونکي د M1 NPTX2 او VGF او د M12 کروموګرین B دي. په هرصورت، د دې استثناوو سره سره، زموږ ډیری Synaptic مارکرونه د AD نخاعي مایع کې لوړ شوي. په ټولیز ډول، دا تحلیلونه توانیدلي چې زموږ په پنځو پینلونو کې د مغز او دماغي مایعاتو په کچه کې د احصایوي پلوه د پام وړ رجحانات توپیر کړي. دا رجحانات په AD کې د دماغ او CSF پروټین بیان ترمینځ پیچلي او ډیری وختونه مختلف اړیکې روښانه کوي.
بیا، موږ د لوړې کچې MS نقل کولو تحلیل (CSF نقل 1) کارولی ترڅو زموږ د بایومارکرونو 271 سیټ خورا امید لرونکي او بیا تولید وړ اهدافو ته محدود کړي (شکل 5A). د CSF کاپي 1 د Emory Goizueta ADRC ټولټال 96 نمونې لري، په شمول د کنټرول، AsymAD، او AD کوهورټ (جدول S1A). د AD دا قضیې د معتدل ادراکي کمښت لخوا مشخص شوي (معنی MoCA، 20.0 ± 3.8)، او د AD بایو مارکرونو کې بدلونونه چې په دماغي مایع کې تایید شوي (جدول S1A). د CSF تحلیل برعکس چې موږ وموندله، دا نقل د ډیر اغیزمن او لوړ "واحد شاټ" MS میتود په کارولو سره ترسره کیږي (پرته لاین فرکشنیشن) ، په شمول د ساده نمونې چمتو کولو پروتوکول چې د انفرادي نمونو معافیت اړتیا له مینځه وړي. . پرځای یې، د معافیت یو واحد کم شوی "د ودې چینل" د لږ بډایه پروټینونو سیګنال لوړولو لپاره کارول کیږي (37). که څه هم دا د ټول پروټوم پوښښ کموي، دا واحد شاټ میتود د پام وړ د ماشین وخت کموي او د TMT لیبل شوي نمونو شمیر زیاتوي چې د اعتبار وړ تحلیل کیدی شي (17, 38). په مجموع کې، تحلیل 6,487 پیپټایډونه پیژندلي، کوم چې په 96 قضیو کې 1,183 پروټومونو ته نقشه شوي. لکه څنګه چې د CSF تحلیل سره موږ وموندله، یوازې هغه پروټینونه چې لږ تر لږه 50٪ نمونو کې مقدار شوي په راتلونکو محاسبو کې شامل شوي، او معلومات د عمر او جنسیت اغیزو لپاره راجستر شوي. دا د 792 پروټومونو وروستی مقدار کولو لامل شوی، چې 95٪ یې د CSF ډیټا سیټ کې موندل شوي هم پیژندل شوي.
(A) د دماغ پورې اړوند CSF پروټین اهداف په لومړي نقل شوي CSF کوهورټ کې تایید شوي او په وروستي پینل کې شامل شوي (n = 60). (B ته E) د پینل بایومارکر کچه (کمپوزیټ زیډ سکورونه) د CSF د نقل کولو څلور کوهارتونو کې اندازه شوي. د ټوکي له اصلاح وروسته جوړه شوي ټیسټونه یا ANOVA د هر نقل تحلیل کې د کثرت بدلونونو احصایوي اهمیت ارزولو لپاره کارول شوي. CT، کنټرول.
څرنګه چې موږ په ځانګړې توګه د هراړخیز تحلیل له لارې زموږ د 271 دماغ پورې اړوند CSF اهدافو تصدیق کولو کې علاقه لرو ، نو موږ به د دې نقل شوي پروټوم نور ازموینې دې مارکرونو ته محدود کړو. د دې 271 پروټینونو په منځ کې، 100 د CSF په نقل 1 کې کشف شوي. شکل S6A د کنټرول او AD نقل نمونو ترمنځ د دې 100 متقابل مارکرونو توپیر څرګندوي. Synaptic او metabolite هسټونونه په AD کې خورا زیاتیږي، پداسې حال کې چې د ویسکولر پروټین په ناروغۍ کې خورا کم کیږي. د 100 ډیریدو مارکرونو څخه ډیری (n = 70) په دوه ډیټا سیټونو کې د بدلون ورته سمت ساتلی (شکل S6B). دا 70 تایید شوي دماغ پورې اړوند CSF مارکرونه (جدول S2H) په پراخه کچه د مخکینۍ لیدل شوي پینل څرګندونې رجحانات منعکس کوي ، دا د ویسکولر پروټینونو ښکته تنظیم او د نورو ټولو پینلونو لوړ تنظیم کول دي. د دې 70 تایید شوي پروټینونو څخه یوازې 10 د AD په کثرت کې بدلونونه ښودلي چې د دې پینل رجحاناتو سره مخالفت کوي. د دې لپاره چې یو پینل رامینځته کړي چې د مغز او دماغي مایع عمومي رجحان په غوره توګه منعکس کړي، موږ دا 10 پروټینونه د ګټو پینل څخه خارج کړل چې موږ یې په پای کې تایید کړل (شکل 5A). له همدې امله، زموږ پینل په نهایت کې ټول 60 پروټینونه شامل دي چې د مختلف نمونو چمتو کولو او MS پلیټ فارم تحلیل په کارولو سره په دوه خپلواک CSF AD کوهورټونو کې تایید شوي. د CSF کاپي 1 کنټرول او AD قضیو کې د دې وروستي پینلونو z-score بیان پلاټونو د CSF کوهورټ کې لیدل شوي د پینل رجحان تایید کړ چې موږ وموندل (شکل 5B).
د دې 60 پروټینونو په مینځ کې ، داسې مالیکولونه شتون لري چې د AD سره تړاو لري ، لکه اوستیوپونټین (SPP1) ، کوم چې د التهاب ضد سایټوکین دی چې په ډیری مطالعاتو کې د AD سره تړاو لري (39-41) ، او GAP43 ، یو synaptic پروټین. چې په ښکاره ډول د نیوروډیجنریشن سره تړاو لري (42). ترټولو بشپړ تصدیق شوي پروټینونه د نورو نیوروډیجینریټی ناروغیو پورې اړوند مارکرونه دي، لکه د امیوټروفیک لیټرل سکلیروسیس (ALS) اړوند سوپر آکسایډ ډیسموټیز 1 (SOD1) او د پارکینسن ناروغۍ پورې اړوند desaccharase (PARK7). موږ دا هم تایید کړې چې ډیری نور مارکرونه، لکه SMOC1 او د دماغ بډایه جھلی ضمیمه سیګنال پروټین 1 (BASP1)، د نیوروډیجنریشن سره مخکینۍ اړیکې محدودې دي. دا د یادولو وړ ده چې د CSF پروټوم کې د دوی د ټیټ ټولیز کثرت له امله، دا زموږ لپاره ستونزمنه ده چې د دې لوړ-throughput واحد شاټ کشف کولو میتود څخه کار واخلو ترڅو د MAPT او ځینې نور AD پورې اړوند پروټینونه (د مثال په توګه، NEFL او NRGN) کشف کړو. ) (۴۳، ۴۴).
بیا موږ دا 60 لومړیتوب پینل مارکرونه په دریو اضافي تحلیل تحلیلونو کې چیک کړل. په CSF کاپي 2 کې، موږ یو واحد TMT-MS کارولی ترڅو د 297 کنټرول خپلواکه ډله تحلیل کړي او د Emory Goizueta ADRC (17) څخه AD نمونې تحلیل کړي. د CSF نقل 3 کې د 120 کنټرول څخه د موجود TMT-MS ډیټا بیا تحلیل او د لوزان ، سویس (45) څخه AD ناروغانو شامل دي. موږ په هر ډیټاسیټ کې د 60 لومړیتوب مارکرونو څخه دوه پر دریمه برخه وموندله. که څه هم د سویس مطالعې مختلف MS پلیټ فارمونه او د TMT مقدار کولو میتودونه کارولي (45, 46) ، موږ په کلکه زموږ د پینل رجحانات په دوه تکراري تحلیلونو کې تولید کړل (شکل 5، C او D، او جدول S2، I، او J). زموږ د ډلې د ناروغۍ ځانګړتیا ارزولو لپاره، موږ TMT-MS کارولی ترڅو د څلورم نقل ډاټا سیټ تحلیل کړي (CSF نقل 4)، چې نه یوازې د کنټرول (n = 18) او AD (n = 17) قضیې، بلکې PD (. n = 14))، ALS (n = 18) او frontotemporal dementia (FTD) نمونې (n = 11) (جدول S1A). موږ په بریالیتوب سره په دې ډله کې د پینل پروټینونو نږدې دوه پر دریمه برخه اندازه کړې (له 60 څخه 38). دا پایلې په ټولو پنځو بایومارکر پینلونو کې د AD ځانګړي بدلونونه روښانه کوي (شکل 5E او جدول S2K). د میټابولیټ ګروپ زیاتوالی د AD خورا قوي ځانګړتیا ښودلې ، وروسته د مایلینیشن او ګلیال ګروپ. تر یوې اندازې پورې، FTD د دې پینلونو ترمنځ زیاتوالی هم ښیي، کوم چې ممکن د شبکې ورته احتمالي بدلونونه منعکس کړي)17). په مقابل کې، ALS او PD نږدې ورته مایلینیشن، ګلیال، او میټابولوم پروفایلونه د کنټرول ګروپ په توګه ښودلي. په ټولیز ډول، د نمونې چمتو کولو، MS پلیټ فارم، او د TMT مقدار کولو میتودونو کې د توپیرونو سره سره، دا تکرار تحلیلونه ښیي چې زموږ د لومړیتوب پینل مارکرونه د 500 څخه زیات ځانګړي CSF نمونو کې د AD-ځانګړي بدلونونو سره خورا ثابت دي.
د AD نیوروډیجنریشن د ادراکي نښو له پیل څخه څو کاله دمخه په پراخه کچه پیژندل شوی و ، نو د AsymAD بایومارکرانو ته بیړنۍ اړتیا شتون لري (5, 31). په هرصورت، ډیر او ډیر شواهد ښیي چې د AsymAD بیولوژي له یو شان څخه لرې ده، او د خطر او انعطاف پیچلي تعامل د راتلونکي ناروغۍ په پرمختګ کې د لوی انفرادي توپیرونو لامل کیږي (47). که څه هم د AsymAD قضیو پیژندلو لپاره کارول کیږي، د اصلي CSF بایو مارکرونو کچه (Aβ1-42، ټول تاو او p-tau) د اعتبار وړ وړاندوینه نه ده کړې چې څوک به د ډیمینشیا (4, 7) ته وده ورکړي، دا ښیې چې نور ممکن وي. د دماغ فزیولوژي د ډیری اړخونو پراساس د هولیسټیک بایو مارکر وسیلې شاملولو لپاره اړین دي ترڅو د دې نفوس خطر په دقیق ډول تنظیم کړي. له همدې امله، موږ وروسته د CSF کاپي 1 د AsymAD نفوس کې زموږ د AD تایید شوي بایومارکر پینل تحلیل کړ. دا 31 AsymAD قضیې غیر معمولي اصلي بایومارکر کچه ښودلې (Aβ1–42/total tau ELISA تناسب، <5.5) او بشپړ ادراک (معنی MoCA، 27. ± 2.2) (جدول S1A). برسېره پردې، د AsymAD ټول افراد د کلینیکي ډیمنشیا نمرې 0 لري، دا په ګوته کوي چې په ورځني ادراکي یا فعال فعالیت کې د کمښت هیڅ شواهد شتون نلري.
موږ لومړی په ټولو 96 CSF نقلونو کې د تایید شوي پینلونو کچه تحلیل کړه، په شمول د AsymAD کوهورټ. موږ وموندله چې د AsymAD ګروپ کې ډیری پینل د AD په څیر د پام وړ کثرت بدلونونه درلودل، د ویسکولر پینل په AsymAD کې ښکته تمایل ښودلی، پداسې حال کې چې نورو ټولو پینلونو پورته تمایل ښودلی (شکل 6A). له همدې امله، ټولو تختو د ELISA Aβ1-42 او د ټاو ټول کچه (شکل 6B) سره خورا مهم اړیکه ښودلې. په مقابل کې، د ډلې او د MoCA سکور ترمنځ اړیکه نسبتا خرابه ده. د دې تحلیلونو څخه یو له خورا پام وړ موندنو څخه د AsymAD کوهورټ کې د پینل کثرت پراخه لړۍ ده. لکه څنګه چې په 6A شکل کې ښودل شوي، د AsymAD ګروپ د پینل کچه معمولا د کنټرول ګروپ او AD ګروپ د پینل سطح څخه تیریږي، نسبتا لوړ بدلون ښیي. د AsymAD د دې متفاوتیت د لا زیاتې سپړلو لپاره، موږ د څو اړخیز اندازه کولو (MDS) تحلیل د 96 CSF نقل 1 قضیې لپاره پلي کړ. د MDS تحلیل د ډیټا سیټ کې د ځینې متغیرونو پراساس د قضیو ترمینځ ورته والي لیدو ته اجازه ورکوي. د دې کلستر تحلیل لپاره، موږ یوازې هغه تایید شوي پینل مارکرونه کاروو چې د احصایوي پلوه د پام وړ بدلون لري (P <0.05، AD/control) د CSF کشف او نقل 1 پروټوم (n = 29) (جدول S2L) کچه. دې تحلیل زموږ د کنټرول او AD قضیو (شکل 6C) ترمینځ روښانه ځایي کلسترینګ رامینځته کړی. په مقابل کې، د AsymAD ځینې قضیې په واضح ډول د کنټرول ګروپ کې کلستر شوي، پداسې حال کې چې نور د AD قضیو کې موقعیت لري. د دې AsymAD تفاوت د لا نور سپړلو لپاره، موږ د دې AsymAD قضیو دوه ګروپونو تعریف کولو لپاره زموږ د MDS نقشه وکاروله. په لومړۍ ډله کې د AsymAD قضیې شاملې وې چې کنټرول ته نږدې کلستر شوي (n = 19)، پداسې حال کې چې دویمه ډله د AsymAD قضیو لخوا مشخص شوي د مارکر پروفایل سره AD (n = 12) ته نږدې.
(A) د CSF بایومارکر ګروپ د بیان کچه (z-score) په ټولو 96 نمونو کې د CSF نقل 1 کوهورټ کې، د AsymAD په ګډون. د توکی د وروسته سمون سره د توپیر تحلیل د پینل کثرت بدلونونو احصایوي اهمیت ارزولو لپاره کارول شوی و. (B) د MoCA سکور سره د پینل پروټین کثرت کچه ​​(z-score) د ارتباط تحلیل او په ELISA Aβ1-42 او CSF کاپي 1 نمونو کې د ټول تاو کچه. د اړونده P ارزښت سره د پییرسن ارتباط کوفیینټ ښودل شوی. (C) د 96 CSF کاپي 1 قضیو MDS د 29 تایید شوي پینل مارکرونو د کثرت کچې پراساس و ، کوم چې د کشف او CSF کاپي 1 ډیټا سیټونو کې د پام وړ بدلون موندلی و [P <0.05 AD/control (CT)]. دا تحلیل د AsymAD ګروپ په کنټرول (n = 19) او AD (n = 12) فرعي ګروپونو ویشلو لپاره کارول شوی و. (D) د آتش فشان پلاټ د ټولو CSF تکثیر 1 پروټینونو توپیر څرګندوي چې د log2 فولډ بدلون (x-axis) سره د -log10 احصایوي P ارزښت سره تړاو لري د AsymAD فرعي ګروپونو ترمنځ. د پینل بایو مارکر رنګ شوي دي. (E) د CSF تکثیر 1 د انتخاب ګروپ بایومارکرونو کثرت کچه ​​د AsymAD فرعي ګروپونو تر مینځ توپیر څرګند شوی. د توکی د تغیر وروسته تنظیم شوی تحلیل د احصایوي اهمیت ارزولو لپاره کارول شوی و.
موږ د دې کنټرول او د AD په څیر د AsymAD قضیو (شکل 6D او جدول S2L) ترمینځ د توپیر پروټین څرګندونه معاینه کړه. د volcano نتیجې نقشه ښیي چې د 14 پینل نښه کونکي د دوو ډلو ترمنځ د پام وړ بدلون موندلی. ډیری دا مارکرونه د Synapse او میټابولوم غړي دي. په هرصورت، SOD1 او myristoylated الانین بډایه پروټین kinase C سبسټریټ (MARCKS)، چې په ترتیب سره د مایلین او ګلیال معافیت ګروپ غړي دي، هم په دې ګروپ پورې اړه لري (شکل 6، D او E). د ویسکولر پینل دوه مارکرونه هم مرسته کړې چې د AD په څیر د AsymAD ګروپ کې د پام وړ کم شوي، په شمول د AE پابند پروټین 1 (AEBP1) او د کورنۍ غړي C9 بشپړوي. په ELISA AB1-42 (P = 0.38) او p-tau (P = 0.28) کې د کنټرول او AD په څیر د AsymAD فرعي ګروپونو ترمنځ کوم مهم توپیر شتون نه درلود، مګر په حقیقت کې د ټول تاو کچه (P = 0.0031) کې د پام وړ توپیر شتون درلود. ) (انځور. S7). ډیری پینل مارکرونه شتون لري چې دا په ګوته کوي چې د دوه AsymAD فرعي ګروپونو تر مینځ بدلونونه د ټول تاو کچو څخه ډیر مهم دي (د مثال په توګه YWHAZ، SOD1، او MDH1) (شکل 6E). په ټولیز ډول، دا پایلې ښیي چې زموږ تایید شوي پینل ممکن بایومارکر ولري چې کولی شي د غیر علایمي ناروغۍ ناروغانو فرعي ډول او احتمالي خطر سټراټیفیکیشن.
د سیسټم پراساس بایو مارکر وسیلو ته بیړنۍ اړتیا شتون لري ترڅو د AD شاته مختلف رنځپوهنې غوره اندازه او په نښه کړي. دا وسیلې تمه کیږي چې نه یوازې زموږ د AD تشخیصي چوکاټ بدل کړي ، بلکه د مؤثره ، ناروغ ځانګړي درملنې ستراتیژیو پلي کولو ته وده ورکړي (1, 2). د دې پای لپاره، موږ د AD دماغ او CSF لپاره یو بې طرفه جامع پروټومیک طریقه پلي کړه ترڅو د ویب پر بنسټ CSF بایومارکرونه وپیژني چې د دماغ پر بنسټ د پیتوفیزیولوژی پراخه لړۍ منعکس کوي. زموږ تحلیل پنځه CSF بایومارکر پینلونه تولید کړل، کوم چې (i) د Synapses، د وینې رګونه، مایلین، معافیت او میټابولیک اختلال منعکس کوي؛ (ii) په مختلفو MS پلیټ فارمونو کې د قوي تولید وړتیا ښودل؛ (iii) د AD په لومړیو او وروستیو مرحلو کې د ناروغۍ ځانګړي بدلونونه ښکاره کړئ. په ټولیز ډول، دا موندنې د AD څیړنې او کلینیکي غوښتنلیکونو لپاره د متنوع، باوري، ویب پر بنسټ بایومارکر وسیلو پراختیا په لور یو ژمن ګام استازیتوب کوي.
زموږ پایلې د AD دماغ شبکې پروټوم خورا خوندي تنظیم ښیې او د سیسټم پراساس بایومارکر پراختیا لپاره د لنگر په توګه د هغې کارولو ملاتړ کوي. زموږ تحلیل ښیي چې دوه خپلواک TMT-MS ډیټاسیټونه چې AD او AsymAD دماغونه لري قوي ماډلریت لري. دا موندنې زموږ پخوانی کار پراخوي، د 2,000 څخه زیات د مغزو نسجونو د ځواکمن ماډلونو ساتنه په مخکني، پاریټال، او لنډمهاله کورټیکس (17) کې د څو خپلواکو شریکانو څخه څرګندوي. دا توافق شبکه په اوسني څیړنه کې لیدل شوي د ناروغیو پورې اړوند مختلف بدلونونه منعکس کوي، پشمول د ګلیال بډایه انفلاسیون ماډلونو زیاتوالی او د نیورون بډایه ماډلونو کمښت. د اوسنۍ څیړنې په څیر، دا لویه پیمانه شبکه هم په AsymAD کې د پام وړ ماډلر بدلونونه ښیي، چې د مختلف مختلف پری کلینیکي رنځپوهنې ښیي (17).
په هرصورت، د دې خورا محافظه کار سیسټم پر بنسټ چوکاټ کې، ډیر ښه بیولوژیکي توپیر شتون لري، په ځانګړې توګه د AD په لومړیو مرحلو کې د افرادو ترمنځ. زموږ د بایو مارکر پینل د دې وړتیا لري چې په AsymAD کې دوه فرعي ګروپونه انځور کړي، کوم چې د ډیری CSF مارکرونو د پام وړ توپیر څرګندونه څرګندوي. زموږ ګروپ وتوانید چې د دې دوه فرعي ګروپونو ترمنځ بیولوژیکي توپیرونه روښانه کړي، کوم چې د اصلي AD بایومارکرانو په کچه څرګند نه و. د کنټرول ګروپ سره په پرتله، د دې AsymAD اشخاصو Aβ1-42/ټول تاو تناسب په غیر معمولي توګه ټیټ وو. په هرصورت، یوازې د تاو ټول کچه د دوه AsymAD فرعي ګروپونو ترمنځ د پام وړ توپیر درلود، پداسې حال کې چې د Aβ1-42 او p-tau کچه نسبتا د پرتلې وړ پاتې دي. څرنګه چې د CSF لوړه کچه د Aβ1-42 کچې (7) په پرتله د ادراکي نښو نښانو ښه وړاندوینه کوونکی ښکاري، موږ شک لرو چې د AsymAD دوه ملګري ممکن د ناروغۍ پرمختګ مختلف خطرونه ولري. زموږ د AsymAD محدود نمونې اندازې او د اوږدمهاله معلوماتو نشتوالي ته په پام سره، نور څیړنې ته اړتیا ده ترڅو په ډاډه توګه دا پایلې ترلاسه کړي. په هرصورت، دا پایلې ښیي چې د سیسټم پر بنسټ د CSF پینل کولی شي زموږ وړتیا ته وده ورکړي چې د ناروغۍ د غیر علایمي مرحلې په جریان کې په اغیزمنه توګه د افرادو کچه لوړه کړي.
په ټولیز ډول، زموږ موندنې د AD په ناروغۍ کې د ډیری بیولوژیکي فعالیتونو رول مالتړ کوي. په هرصورت، غیر منظم شوي انرژي میټابولیزم زموږ د ټولو پنځه تایید شوي لیبل کولو پینلونو مهم موضوع شوه. میټابولیک پروټینونه، لکه د هایپوکسینتین-ګوانین فاسفوریبوسیلټرانسفریز 1 (HPRT1) او lactate dehydrogenase A (LDHA)، خورا پیاوړي تصدیق شوي Synaptic بایومارکرونه دي، دا په ګوته کوي چې د AD CSF زیاتوالی خورا د تولید وړ جنسیت دی. زموږ د وینې رګونه او ګلیال پینلونه هم ډیری مارکرونه لري چې د اکسیډیټیک موادو میتابولیزم کې دخیل دي. دا موندنې د کلیدي رول سره مطابقت لري چې میټابولیک پروسې په ټول مغز کې لوبوي، نه یوازې د نیورونونو د لوړې انرژۍ غوښتنې پوره کولو لپاره، بلکې د اسټروسایټس او نورو ګلیال حجرو لوړ انرژي غوښتنې پوره کوي (17, 48). زموږ پایلې د مخ پر ودې شواهدو مالتړ کوي چې د ریډکس احتمالي بدلونونو کې بدلون او د انرژی د لارو مداخله ممکن د ډیری کلیدي پروسو ترمنځ اصلي اړیکه وي چې د AD په ناروغۍ کې ښکیل دي، پشمول د مایټوکونډریال اختلالات، د ګلیال منځګړیتوب سوزش، او عصبي زیان (49). برسېره پردې، د میټابولیک دماغي مایع بایومارکرونه زموږ د کنټرول او د AD په څیر د AsymAD فرعي ګروپونو ترمنځ په پراخه کچه توپیر لرونکي بډایه پروټینونه لري، وړاندیز کوي چې د دې انرژی او redox لارو ګډوډول ممکن د ناروغۍ په لومړني مرحله کې مهم وي.
د مغز او دماغي فلج پینل مختلف رجحانات چې موږ یې لیدلي هم په زړه پورې بیولوژیکي اغیزې لري. په نیورونونو کې بډایه Synapses او میټابولومونه د AD مغز کې د کچې کمښت او د دماغي مایعاتو کثرت ښیي. د دې په پام کې نیولو سره چې نیورونونه په synapses کې د انرژي تولید کونکي مایتوکونډریا بډایه دي ترڅو د دوی ډیری ځانګړي سیګنالونو (50) لپاره انرژي چمتو کړي ، د دې دوه نیورون ګروپونو بیان پروفایلونو ورته ورته تمه کیږي. د نیورونونو له لاسه ورکول او د خرابو حجرو ایستل کولی شي دا دماغ او د CSF پینل رجحانات په وروستي ناروغۍ کې تشریح کړي، مګر دوی نشي کولی د لومړي پینل بدلونونه تشریح کړي چې موږ یې ګورو (13). د دې موندنو لپاره یو احتمالي توضیح په ابتدايي اسیمپټوماتیک ناروغۍ کې غیر معمولي Synaptic pruning دی. د موږک ماډلونو کې نوي شواهد وړاندیز کوي چې د مایکروګلیا منځګړیتوب Synaptic phagocytosis ممکن په غیر معمولي ډول په AD کې فعال شي او په مغز کې د Synapse لومړني زیان لامل شي (51). دا رد شوي Synaptic مواد ممکن په CSF کې راټول شي، له همدې امله موږ په نیورون پینل کې د CSF زیاتوالی ګورو. د معافیت منځګړیتوب Synaptic شاخه کول ممکن په جزوي ډول د ګلیال پروټینونو زیاتوالی هم تشریح کړي چې موږ یې د ناروغۍ په جریان کې په مغز او دماغي مایع کې ګورو. د Synaptic pruning برسیره، د exocytic لارې په ټولیزه توګه غیر معمولي حالتونه کیدای شي د دماغ او CSF د نیورونال مارکرونو مختلف څرګندونې هم رامینځته کړي. یو شمیر څیړنو ښودلې چې د AD دماغ په رنځپوهنه کې د exosomes مینځپانګه بدله شوې (52). د بهر حجرو لاره هم د Aβ (53, 54) په خپریدو کې دخیل ده. دا د یادولو وړ ده چې د exosomal secretion فشار کولی شي د AD په څیر رنځپوهنه د AD ټرانسجینک موږک ماډلونو کې کم کړي (55).
په ورته وخت کې، د ویسکولر پینل کې پروټین د AD دماغ کې منځنۍ زیاتوالی ښودلی، مګر په CSF کې د پام وړ کم شوی. د وینې مغز خنډ (BBB) ​​اختلال کولی شي په یوه برخه کې دا موندنې تشریح کړي. ډیری خپلواک پوسټ مارټم انساني مطالعات په AD (56, 57) کې د BBB ماتیدل ښودلي. دې مطالعاتو مختلف غیر معمولي فعالیتونه تایید کړل چې د Endothelial حجرو د دې کلک مهر شوي پرت په شاوخوا کې دي، پشمول د دماغ د کیپیلري لیکج او د وینې څخه پیدا شوي پروټینونو perivascular جمع کول (57). دا کولی شي په مغز کې د لوړ ویسکولر پروټینونو لپاره ساده توضیحات وړاندې کړي، مګر دا نشي کولی په بشپړ ډول د دماغي مایع کې د ورته پروټینونو کمښت تشریح کړي. یو احتمال دا دی چې مرکزي عصبي سیسټم په فعاله توګه دا مالیکولونه جلا کوي ترڅو د سوزش او اکسیډیټ فشار زیاتوالي ستونزه حل کړي. په دې پینل کې د ځینو خورا سخت CSF پروټینونو کمښت، په ځانګړې توګه هغه کسان چې د لیپوپروټین په مقرراتو کې ښکیل دي، د التهاب د زیان رسوونکو کچو مخنیوی او د اکسیجن ډولونو د نیوروپروټیک پروسې سره تړاو لري. دا د Paroxonase 1 (PON1) لپاره ریښتیا ده، د لیپوپروټین پابند انزایم چې په جریان کې د اکسیډیټ فشار کچې کمولو لپاره مسؤل دی (58, 59). Alpha-1-microglobulin/bikunin precursor (AMBP) د عصبي ګروپ یو بل د پام وړ ټیټ تنظیم شوی مارکر دی. دا د لیپید ټرانسپورټر بیکونین مخکښ دی، کوم چې د التهاب فشار او عصبي محافظت کې هم دخیل دی (60, 61).
د مختلفو په زړه پورې فرضیو سره سره، د بایو کیمیکل ناروغیو میکانیزمونو په مستقیم ډول کشف کولو کې پاتې راتلل د کشف شوي پروټومکس تحلیلونو یو پیژندل شوی محدودیت دی. له همدې امله، د دې بایومارکر پینلونو تر شا میکانیزمونه په ډاډه توګه تعریف کولو لپاره نورې څیړنې اړین دي. د MS پر بنسټ د کلینیکي تحلیلونو د پراختیا په لور د حرکت کولو لپاره، راتلونکی سمت هم د لوی پیمانه بایومارکر تصدیق لپاره د نښه شوي کمیتي میتودونو کارولو ته اړتیا لري، لکه د انتخاب یا موازي غبرګون څارنه (62). موږ په دې وروستیو کې د موازي غبرګون نظارت (63) کارولی ترڅو د CSF پروټین ډیری بدلونونه تایید کړي چې دلته تشریح شوي. د لومړیتوب پینل ډیری هدفونه د پام وړ دقت سره اندازه شوي، پشمول YWHAZ، ALDOA، او SMOC1، کوم چې په ترتیب سره زموږ Synapse، میټابولیزم، او د سوزش پینلونو نقشه کوي (63). د معلوماتو خپلواکه لاسته راوړنه (DIA) او د MS پر بنسټ نورې ستراتیژۍ ممکن د هدف تایید لپاره ګټورې وي. Bud et al. (64) پدې وروستیو کې ښودل شوي چې زموږ د CSF کشف ډیټا سیټ او د DIA-MS خپلواک ډیټا سیټ کې پیژندل شوي AD بایومارکرونو ترمینځ د پام وړ تکرار شتون لري ، کوم چې د دریو مختلف اروپایی شریکانو څخه نږدې 200 CSF نمونې لري. دا وروستي مطالعات زموږ د پینلونو احتمالي ملاتړ کوي ترڅو د باور وړ MS پراساس کشف بدل کړي. دودیز انټي باډي او د اپټامر پراساس کشف هم د کلیدي AD بایومارکرانو د لا پراختیا لپاره مهم دی. د CSF د ټیټ کثرت له امله، دا خورا ستونزمن کار دی چې دا بایومارکرونه د لوړې کچې MS میتودونو په کارولو سره کشف کړي. NEFL او NRGN د ټیټ کثرت CSF بایومارکرونو دوه ورته مثالونه دي، کوم چې زموږ په هر اړخیز تحلیل کې پینل ته نقشه شوي، مګر زموږ د واحد MS ستراتیژۍ په کارولو سره په اعتبار سره نشي کشف کیدی. د ډیری انټي باډیزونو پراساس د هدف کولو ستراتیژیو لکه PEA، ممکن د دې مارکرونو کلینیکي بدلون ته وده ورکړي.
په ټولیز ډول، دا څیړنه د بیلابیلو سیسټمونو پر بنسټ د CSF AD بایومارکرانو پیژندلو او تایید لپاره یو ځانګړی پروټومیک طریقه وړاندې کوي. د اضافي AD شریکانو او MS پلیټ فارمونو کې د دې مارکر پینلونو اصلاح کول ممکن د AD د خطر کچې لوړولو او درملنې ته ژمن ثابت شي. هغه مطالعات چې د وخت په تیریدو سره د دې تختو اوږدوالی کچه ارزوي هم د دې لپاره خورا مهم دي چې دا معلومه کړي چې د مارکرونو کوم ترکیب د ناروغۍ د پیل خطر او د ناروغۍ په شدت کې بدلون خورا ښه تنظیموي.
د 3 نمونو پرته چې د CSF لخوا کاپي شوي، د CSF ټولې نمونې په دې څیړنه کې کارول شوي د Emory ADRC یا نږدې اړوندو څیړنیزو ادارو تر څارنې لاندې راټول شوي. د ایموري CSF نمونو ټولټال څلور سیټونه پدې پروټومکس مطالعاتو کې کارول شوي. د CSF ډله وموندل شوه چې د 20 صحي کنټرولونو او 20 AD ناروغانو نمونې لري. د CSF کاپي 1 کې د 32 صحي کنټرولونو نمونې شاملې دي، 31 AsymAD اشخاص، او 33 AD افراد. د CSF کاپي 2 د 147 کنټرول او 150 AD نمونې لري. د څو ناروغیو CSF نقل 4 کوهورټ کې 18 کنټرولونه، 17 AD، 19 ALS، 13 PD، او 11 FTD نمونې شاملې وې. د هغه تړون له مخې چې د ایموري پوهنتون اداری بیاکتنې بورډ لخوا تصویب شوی، د ایموري مطالعې ټولو ګډون کوونکو باخبره رضایت ترلاسه کړ. د الزایمر مرکزونو لپاره د 2014 د عمر د غوره تمرین لارښودونو ملي انسټیټیوټ (https://alz.washington.edu/BiospecimenTaskForce.html) له مخې، د دماغي مایع د لمبر پنکچر لخوا راټول او زیرمه شوي. کنټرول او د AsymAD او AD ناروغانو د ایموري سنجوي نیورولوژي کلینیک یا Goizueta ADRC کې معیاري ادراکي ارزونه ترلاسه کړه. د دوی د دماغي مایع نمونې د INNO-BIA AlzBio3 Luminex لخوا د ELISA Aβ1-42 لپاره ازمول شوي، د ټوټ او p-tau تحلیل (65). د ELISA ارزښتونه د تاسیس شوي AD بایومارکر کټ آف معیارونو پراساس د مضامینو تشخیصي طبقه بندي ملاتړ لپاره کارول کیږي (66, 67). د نورو CSF تشخیصونو (FTD، ALS، او PD) لپاره بنسټیز ډیموګرافیک او تشخیصي ډاټا هم د Emory ADRC یا اړونده څیړنیزو موسسو څخه ترلاسه شوي. د دې Emory CSF قضیو لپاره د لنډیز قضیې میټاډاټا په جدول S1A کې موندل کیدی شي. د سویس CSF نقل 3 کوهورټ ځانګړتیاوې دمخه خپرې شوې (45).
CSF نمونه وموندله. د دې لپاره چې د CSF ډیټا سیټ زموږ کشف ژوره زیاته کړي، د لوړ کثرت پروټینونو معافیت مصرف د ټریپسین کولو دمخه ترسره شوی و. په لنډه توګه، د 40 انفرادي CSF نمونو څخه 130 μl CSF او یو مساوي حجم (130 μl) د لوړ انتخاب Top14 Abundance Protein Depletion Resin (Thermo Fisher Scientific, A36372) په سپن کالم (Thermo Fisher Scientific, A8988) خونه کې ځای پرځای شوي. د تودوخې تودوخه). د 15 دقیقو لپاره تر مینځلو وروسته، نمونه په 1000 ګرامه کې د 2 دقیقو لپاره سینټرفیوج کړئ. د 3K ultracentrifugal فلټر وسیله (Millipor, UFC500396) د 30 دقیقو لپاره په 14,000 ګرامه سینټرفیوګ کولو سره د کثافاتو نمونې متمرکز کولو لپاره کارول شوې. د ټولو نمونو حجمونه د فاسفیت بفر شوي مالګین سره 75 μl ته کم کړئ. د پروټین غلظت د تولید کونکي پروتوکول (Thermo Fisher Scientific) سره سم د بایکنچونینک اسید (BCA) میتود لخوا ارزول شوی. د ټولو 40 نمونو څخه د معافیت کم شوی CSF (60 μl) د lysyl endopeptidase (LysC) او trypsin سره هضم شوی. په لنډه توګه، نمونه د 1.2 μl 0.5 M tris-2(-carboxyethyl) - فاسفین او 3 μl 0.8 M کلورواسیټامایډ سره په 90 درجو کې د 10 دقیقو لپاره کمه شوې او الکیلیټ شوې، او بیا د 15 دقیقو لپاره د اوبو په حمام کې سونیک شوی. نمونه د 193 μl 8 M یوریا بفر [8 M یوریا او 100 mM NaHPO4 (pH 8.5)] سره د 6 M یوریا وروستي غلظت ته حل شوې. LysC (4.5 μg؛ Wako) د خونې په حرارت کې د شپې د هضم لپاره کارول کیږي. بیا نمونه د 1 M یوریا سره د 50 mM امونیم بای کاربونیټ (ABC) (68) سره حل شوه. په مساوي اندازه (4.5 μg) ټریپسین (پرومیګا) اضافه کړئ، او بیا نمونه د 12 ساعتونو لپاره سینګار کړئ. د هضم شوي پیپټایډ محلول د 1٪ فارمیک اسید (FA) او 0.1٪ trifluoroacetic اسید (TFA) (66) وروستي غلظت ته تیز کړئ ، او بیا د 50 ملی ګرام سیپ پاک C18 کالم (اوبو) سره مینځل کړئ لکه څنګه چې پورته تشریح شوي (25) . بیا پیپټایډ د 1 ملی لیتر 50٪ acetonitrile (ACN) کې خارج شوی. د پروټین مقدار معیاري کولو لپاره په ټولګیو (25) کې، د ټولو 40 CSF نمونو څخه 100 μl aliquots د مخلوط نمونې تولید لپاره یوځای شوي، چې بیا وروسته په پنځو نړیوالو داخلي معیارونو (GIS) (48) نمونو ویشل شوي. ټول انفرادي نمونې او ګډ معیارونه د لوړ سرعت ویکیوم (Labconco) لخوا وچ شوي.
CSF نمونه کاپي کوي. ډیون او همکارانو دمخه د CSF کاپي 3 نمونو (45, 46) د معافیت کمښت او هضم تشریح کړی. پاتې نقل شوي نمونې په انفرادي ډول معاف شوي ندي. دا نه ایستل شوي نمونې په ټریپسین کې هضم کړئ لکه څنګه چې مخکې تشریح شوي (17). د هر تکرار تحلیل لپاره، د هرې نمونې څخه د ایلوټ شوي پیپټایډ 120 μl aliquots یوځای راټول شوي او په مساوي حجم aliquots ویشل شوي ترڅو د TMT لیبل شوي نړیوال داخلي معیار (48) په توګه وکارول شي. ټول انفرادي نمونې او ګډ معیارونه د لوړ سرعت ویکیوم (Labconco) لخوا وچ شوي. د ټیټ کثرت CSF پروټین سیګنال ته وده ورکولو لپاره، د هرې نمونې څخه د 125 μl په یوځای کولو سره، د هر نقل تحلیل لپاره "پرمختللی" نمونه چمتو شوې وه [د بیلګې په توګه، یو بیولوژیکي نمونه چې د څیړنې نمونې سره سمون لري، مګر مقدار شتون لري. ډیر لوی (37، 69)] په مخلوط CSF نمونه کې یوځای شوی (17). مخلوط نمونه بیا د 12 ملی لیتر لوړ سلیکٹ Top14 Abundance Protein Removal Resin (Thermo Fisher Scientific, A36372) په کارولو سره معافیتي لرې شوی، لکه څنګه چې پورته تشریح شوي، هضم شوي، او په ورپسې څو TMT لیبلینګ کې شامل شوي.