自噬功能障碍在阿尔茨海默病早期睡眠-觉醒环路中的关键作用及机制研究

本研究揭示了阿尔茨海默病（AD）早期阶段睡眠-觉醒调节神经元中自噬功能受损与睡眠障碍的紧密关联。通过AppNL-G-F×MAPT双基因敲入AD模型小鼠，研究人员发现下丘脑和蓝斑神经元在Aβ斑块沉积前就出现胞质内自噬相关蛋白p62聚集，且伴随睡眠结构异常。研究证实睡眠剥夺会加剧海马和下丘脑的自噬障碍，而自噬激活剂海藻糖能改善睡眠恢复。该发现为AD早期干预提供了新靶点，表明睡眠-自噬双向调节机制可能是AD治疗的突破方向。

当我们谈论阿尔茨海默病时，往往首先想到的是记忆衰退和认知障碍。然而，越来越多的证据表明，睡眠障碍可能是这种神经退行性疾病最早出现的征兆之一。事实上，约60%的阿尔茨海默病患者在疾病早期就会经历睡眠-觉醒周期的紊乱，但这种现象背后的机制一直不甚明确。近年来，科学家们开始关注蛋白质稳态（proteostasis）——特别是自噬（autophagy）过程——在阿尔茨海默病发生发展中的关键作用。自噬是细胞清除异常蛋白质聚集的重要机制，而这一过程的受损与睡眠调节有着密切而复杂的联系。

在《Molecular Neurodegeneration》杂志最新发表的一项研究中，Christopher Daniel Morrone团队深入探讨了自噬功能障碍在阿尔茨海默病早期睡眠-觉醒环路中的关键作用。研究人员采用App^NL-G-F×MAPT双基因敲入阿尔茨海默病小鼠模型，通过多时间点（4、8、12月龄）的系统性分析，结合行为学测试、电生理记录、免疫组化等多种技术手段，揭示了自噬障碍与睡眠失调之间的因果关系及其分子机制。

研究团队运用了以下关键技术方法：使用App^NL-G-F×MAPT双基因敲入和MAPT单基因敲入小鼠模型；通过Barnes迷宫进行空间学习和执行功能测试；采用24小时运动活动监测和脑电图/肌电图（EEG/EMG）记录分析睡眠结构；利用免疫荧光染色检测p62、LAMP1、PHF1等自噬和病理标志物；进行海马深度电极记录分析认知过程中的电生理变化；通过3天睡眠干扰实验研究睡眠剥夺对自噬的影响；使用海藻糖处理激活自噬通路。

睡眠障碍始于阿尔茨海默病早期阶段，先于认知衰退，且在雌性小鼠中更为明显

研究发现，App^NL-G-F×MAPT小鼠在4月龄（早期阶段）就表现出睡眠模式的改变，包括暗周期尝试睡眠时间增加，以及快速眼动睡眠（REM）的显著减少。到12月龄（晚期阶段），这些小鼠表现出全面的睡眠-觉醒节律紊乱，包括暗周期和光周期尝试睡眠时间减少，非快速眼动睡眠（NREM）和REM睡眠时间均显著降低。值得注意的是，雌性AD小鼠的睡眠障碍更为迅速，包括比雄性更少的REM睡眠恢复。

AppNL-G-FxMAPT认知衰退与晚期海马病理变化一致

Barnes迷宫测试显示，App^NL-G-F×MAPT小鼠的空间学习、记忆和执行功能直到12月龄才出现明显缺陷，表明睡眠障碍先于认知衰退。值得注意的是，雄性AD小鼠在晚期表现出更严重的认知障碍，而雌性AD小鼠在日常生活活动（如筑巢）方面受损更严重。

记忆调节区域的自噬流失败与斑块进展相关

免疫染色显示，海马、前额叶皮层（PFC）和内嗅皮层（EC）中自噬标志物p62的分布主要存在于神经突和过程中，而不是细胞体中。p62阳性聚集物经常与Aβ斑块相关，但并非所有斑块都有p62积累。在App^NL-G-F×MAPT小鼠中，两个年龄点的p62积累均显著增加，且随着年龄增长而增加。

皮层自噬障碍跟随AppNL-G-FxMAPT小鼠的斑块病理，除了内嗅皮层II层神经元的易感性

前额叶皮层的p62几乎完全与神经突和斑块相关。内嗅皮层II层神经元在App^NL-G-F×MAPT小鼠中表现出p62+点状聚集物的积累，且在晚期雄性小鼠中负担显著更大。这些聚集物主要不与LAMP1共定位，表明自噬流受损。

从AppNL-G-FxMAPT进展早期开始，下丘脑中的胞质自噬障碍和神经元损伤

从早期阶段开始，App^NL-G-F×MAPT小鼠表现出下丘脑外侧区（LH）神经元中胞质p62积累的显著增加。这些自噬流 disruption发生在显著斑块沉积之前。在LH、内侧视前区（mPOA）和外侧视前区（LPO）中均观察到神经元损伤和自噬功能障碍。

蓝斑神经元从AppNL-G-FxMAPT病理早期阶段对tau病理和自噬障碍的易感性

蓝斑（LC）神经元表现出高p62免疫反应性以及p62点状聚集物。在4月和12月龄的App^NL-G-F×MAPT小鼠中，p62+/PHF1+细胞显著增加，且随着疾病进展而显著增加。LC神经元也经常对磷酸化tau（CP13，Ser202）呈阳性。

睡眠与认知的联系：在AppNL-G-FxMAPT小鼠认知衰退前，认知处理过程中出现睡眠相关的delta波

在8月龄时，App^NL-G-F×MAPT小鼠在物体识别过程中表现出海马神经元损伤，包括总功率降低，beta功率降低，delta功率相对增加。这些变化发生在认知行为缺陷之前，表明在AD小鼠中，学习过程中出现嗜睡和注意力不集中的电生理特征。

睡眠与自噬的联系：急性睡眠干扰会损害MAPT对照小鼠海马和下丘脑的自噬

在MAPT小鼠中进行3天睡眠干扰（3DSD）会导致海马和下丘脑中p62积累增加，类似于早期阿尔茨海默病表型。下丘脑 inclusions与暗周期睡眠时间显著相关。

自噬与睡眠的联系：用海藻糖激活自噬可改善睡眠恢复

用海藻糖处理MAPT小鼠可改善睡眠干扰后的睡眠恢复，表现为NREM和REM睡眠时间增加，特别是在下一个光周期前的2小时内。

本研究系统阐述了自噬功能障碍在阿尔茨海默病早期睡眠-觉醒调节环路中的关键作用，揭示了睡眠障碍与自噬受损之间的双向关系。研究发现，下丘脑和蓝斑的睡眠-觉醒调节神经元在Aβ斑块沉积前就表现出胞质内自噬相关蛋白p62的聚集，并且这种自噬障碍随着疾病进展而加剧。研究还证实了睡眠剥夺会加重海马和下丘脑的自噬障碍，而通过海藻糖激活自噬则能够改善睡眠恢复，这为阿尔茨海默病的早期干预提供了新的治疗策略。

这些发现具有重要的临床意义：首先，睡眠障碍可能是阿尔茨海默病最早期的生物标志物之一，为早期诊断提供了新思路；其次，睡眠-自噬轴的发现为阿尔茨海默病的治疗提供了新的靶点，特别是针对orexin能系统和自噬通路的药物（如suvorexant和海藻糖）可能具有治疗潜力；最后，研究揭示的性别差异为个性化治疗提供了依据，表明不同性别的患者可能需要不同的治疗策略。

该研究的创新性在于首次系统阐述了自噬障碍在阿尔茨海默病早期睡眠-觉醒环路中的具体作用机制，并通过睡眠干扰和自噬激活实验证实了睡眠与自噬之间的因果关系。这些发现不仅深化了对阿尔茨海默病发病机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了重要理论基础。未来的研究可以进一步探索特定神经元群体自噬障碍的分子机制，以及针对睡眠-自噬轴的治疗方法在临床中的应用潜力。