哺乳动物大脑细胞外基质中的功能性淀粉样蛋白:CRES蛋白在脑内淀粉样结构及年龄相关功能衰退中的作用

时间:2026年1月22日
来源:Journal of Neuroscience Research

编辑推荐:

本研究首次揭示生殖相关胱抑素亚组成员CRES(cystatin-related epididymal spermatogenic)蛋白作为功能性淀粉样蛋白存在于雌雄哺乳动物大脑细胞外基质(ECM)中。通过免疫荧光、Western blot及淀粉样蛋白特异性结合实验,证实CRES由海马神经元和星形胶质细胞表达,并与ECM标志物(WFA、phosphacan)共定位;其单体和高分子量SDS抗性形式具有淀粉样特性。研究发现老年小鼠及人脑中约50%星形胶质细胞CRES水平显著降低,提示CRES淀粉样结构可能参与脑ECM的塑性调节及年龄相关功能衰退。本成果为理解生物性淀粉样蛋白在神经保护及退行性疾病中的作用提供了新视角。

广告
   X   

CRES亚组成员在雌雄小鼠大脑中的表达
研究发现CRES亚组成员mRNA在雌雄小鼠多个脑区均有表达,其中CRES mRNA在海马体和嗅球中含量最高,而典型胱抑素Cst3(cystatin C)在所有脑区普遍存在。免疫荧光分析显示CRES蛋白广泛分布于大脑,尤其在海马体CA3/CA2区和嗅球特定层状结构呈现局部高表达。
CRES由小鼠及人海马体的星形胶质细胞和特定神经元群体产生
CRES定位于海马体CA3和CA2区的NeuN+神经元胞质,而在CA1区和齿状回仅零星分布;同时,CRES在GFAP+星形胶质细胞中广泛存在。Western blot分析显示海马体尿素提取物中存在14 kDa CRES单体和~28 kDa、42–48 kDa、150–250+ kDa的高分子量SDS抗性形式,提示其以聚集态存在。CRES基因敲除(KO)小鼠脑中CRES免疫反应性显著降低,证实抗体特异性。人海马体组织中也观察到CRES在神经元和星形胶质细胞中的类似分布。
老年雌雄小鼠海马体星形胶质细胞中CRES水平降低
对比年轻(18–24周)与老年(60–67周)小鼠发现,约50%老年小鼠海马体星形胶质细胞CRES荧光强度显著下降(雌性降低46.8%,雄性降低38.6%)。人脑样本中约58.1%–64.5%的星形胶质细胞CRES缺失,提示CRES减少可能与年龄相关脑功能改变有关。
CRES及CRES淀粉样蛋白是脑ECM的组成成分
CRES与ECM标志物WFA(wisteria floribundaagglutinin)和phosphacan在海马体及皮层ECM中共定位,并富集于PNNs(perineuronal nets)包围的神经元。生化分级提取显示CRES单体和淀粉样聚集体主要存在于尿素溶性ECM组分(E4、Ef)。蛋白聚集疾病(PAD)配体结合实验及Thioflavin S染色证实CRES具有淀粉样特性。ThT荧光检测显示CRES KO小鼠海马体ECM中淀粉样含量显著降低,透射电镜观察到海马ECM提取物可引导CRES单体形成淀粉样薄膜结构。
讨论
CRES在CA3/CA2神经元的特异性分布暗示其可能参与记忆编码和社会识别记忆等高级脑功能。作为ECM相关淀粉样蛋白,CRES或通过其形态可塑性调控脑ECM结构稳定性与可塑性,影响学习记忆及神经退行性疾病进程。CRES在星形胶质细胞中的年龄依赖性下降为研究衰老相关脑功能衰退提供了新靶点。性别差异性的CRES溶解度提示其可能以不同组装状态参与雌雄脑ECM的功能调控,未来需进一步探索CRES淀粉样结构在突触塑性及行为学中的具体机制。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有