大量的实验结果显示,在经典的阿尔茨海默病(AD)和Tau蛋白病(Tauopathies)模型中,Tau蛋白的过度磷酸化导致其与微管结合能力下降,逐步形成Tau寡聚体和神经原纤维缠结(NFTs),产生神经毒性造成神经元死亡。但是来自阿根廷的一个研究团队近期发文,提出“Tau磷酸化(p-Tau)是一种适应性生理反应”的假说。

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这一假说来自自然界奇妙现象。他们观察到,在棕熊、刺猬、地松鼠等这些具有冬眠习性的动物脑内,在体温下降和代谢率骤降的过程中,其神经元内的Tau蛋白会发生高度磷酸化,而在动物苏醒后的几小时内,磷酸化的Tau蛋白会迅速去磷酸化,恢复到正常生理状态。他们还在人类新生儿发育阶段发现类似的现象。在胎儿及新生儿早期,脑内存在高水平的p-Tau,随着神经系统的发育完善,磷酸化逐步减退。

目前,p-Tau研究多数聚集在其与神经退行性疾病症状表现的关系,对其起源和生理功能研究尚未完善。正如作者引用Krstic和Knuesel的观点:如果我们不知道汽车是如何工作的,在车祸现场时,就可能会误以为安全气囊会致人死亡。这是对因果关系的一种错误解读。还有研究人员指出,在神经退行性疾病的尸检大脑中发现Tau蛋白聚集,并不代表聚集物就是死因。因为没有形成聚集物的细胞已死亡并被清除,让推理陷入“幸存者偏差”。

Tau蛋白在脑外组织的表达

尽管Tau蛋白及其磷酸化主要发生在大脑中,但是循环系统也会产生Tau蛋白,显著影响血浆中的Tau浓度。

通过组织结构和单细胞转录组分析,研究人员在肺部的气体交换细胞和普通毛细血管内皮细胞,均检测到Tau蛋白。基因组研究进一步证实,编码Tau蛋白的MAPT基因在肺内皮中活跃,并且有助于维持微管的稳定性。

p-Tau的生理功能与可逆化

在冬眠的棕熊和仓鼠的血浆或脑组织中,p-tau 181、p-tau 217、p-tau 231以及其他表位的磷酸化水平能够升高3-4倍。但是科研人员没有观察到Tau蛋白聚集或微管结合区片段化。当动物体温恢复正常后,这些飙升的数据在数小时内回归基线。

同样,在健康的人类新生儿体内,血浆p-tau 217水平显著升高,甚至高于AD患者中观察到的浓度。

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不同动物血浆或脑组织中的p-tau 217含量(源自文献)

研究人员据此认为,Tau磷酸化是大脑可塑性的固有组成部分,只有当这种“可逆的调控能力”丧失时,它才会转变为病理性适应不良。

在冬眠状态下,低代谢会诱导可逆性的突触退缩和p-tau水平升高,保护神经元免受能量应激损伤。而在新生儿体内,p-tau 217水平的升高,则伴随着突触发生和神经环路特化的发育过程。

Tau病理:不可逆是关键

如果Tau蛋白磷酸化是一种保护性生理功能,那相关疾病又是如何发生的呢?

本文作者提出了一种全新的病理进展模型:在衰老、慢性氧化应激、β-淀粉样蛋白沉淀或基因突变等多重外源性损伤的持续刺激下,神经元长期处于应激状态,使原本短期的适应性被“无限期延长”,导致细胞内激酶与磷酸酶的动态平衡被彻底打破。游离的p-Tau发生翻译后修饰的质变,形成不可逆的寡聚体和不可溶的纤维缠结。

在AD患者中,脑脊液和血浆中Tau微管结合区(MTBR)升高反映了脑内Tau缠结的形成。其水平随病程进展升高,并与Tau-PET影像信号及患者认知功能下降高度相关,可用于辅助诊断和监测治疗效果。

单体形式的Tau磷酸化蛋白可能具有重要的生理功能,而Tau聚集则会隔离这些单体。所以作者认为,AD及其他Tau蛋白病的治疗策略不应以单体磷酸化Tau为靶点,而应靶向Tau聚集体,将其解聚并释放出功能性单体磷酸化Tau,从而恢复Tau蛋白稳态并发挥有益作用。

假说验证:如何打破工具瓶颈?

验证“磷酸化Tau蛋白是对生理或副生理的补偿性反应”这一假说并不容易。我们要先精准鉴定p-tau 217及其他磷酸化蛋白的生物学来源,还需要确定p-Tau的动态升高是否与突触结构、微管动力学具备可逆的偶联关系。

然而,想要将这一颠覆性假说转化为数据充足的研究成果,我们需要面临诸多挑战:如何在体外精准模拟Tau蛋白六种异构体?如何确保突变体蛋白(如P301S、P301L)具有高生物活性?如何确定磷酸化位点能够解释分子机制?

高质量的重组蛋白和高特异性的抗体,是满足这样研究的基础选择。针对Tau蛋白研究的这些痛点,义翘神州(Sino Biological)自主研发并构建了全面的Tau蛋白科研场景解决方案。

1、完整覆盖Tau蛋白科研试剂

在Tau人类大脑中,由MAPT基因编码的Tau蛋白存在六种主要异构体。Tau蛋白病与3R/4R比例失调密切相关,这使得它们成为疾病诊断的重要生物标志物。义翘神州以成熟的大肠杆菌表达体系为主,成功开发出6种人类Tau蛋白全部异构体产品。

Tau突变体具有作用双重机制,是神经退行性疾病模型构建、药物开发与临床诊断开发的重要工具。比如,P301S突变(货号:T08-56GN)增强病理性聚集、种子活性及在神经元间的传播。P301L(货号:T08-56FN)可削弱Tau与微管的相互作用,加速神经原纤维缠结。

激酶磷酸化的Tau蛋白是研究磷酸化调控机制及其对神经元影响的重要工具。p-tau217、p-tau181、p-tau231等已被确立为AD诊断标志物。义翘神州已成功开发磷酸化蛋白,欢迎咨询了解。

2、高特异的磷酸化抗体

在机制验证与药物筛选实验中,如何区分“总Tau”与“特定位点磷酸化Tau”是科研人员最头疼的难题。

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义翘神州开发一系列高特异性的磷酸化抗体产品矩阵(如靶向p-tau 181、p-tau 217、p-tau 231等)。通过将总Tau抗体与磷酸化特异性抗体联合使用,科研人员可以在复杂的细胞基质中全面、定量地解析Tau的病理特征。抗体经过严格的应用场景验证,适用于ELISA、免疫印迹(WB)等多种类型的免疫学实验。

参考文献:

Timothy Daly, Bruno P Imbimbo. Tau Phosphorylation as an Adaptive Physiological Response: Implications for the Therapy of Tauopathies. FASEB J. 2026 doi: 10.1096/fj.202503803R