《Free Radical Biology and Medicine》：Nicotinamide Nucleotide Transhydrogenase Deficiency Impairs Neuronal Function via Energy Metabolism Dysregulation in Alzheimer’s Disease
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阿尔茨海默病（AD）的特征是线粒体功能障碍和氧化应激，这些驱动了突触损伤。在AD小鼠模型中的蛋白质组学分析发现了烟酰胺核苷酸转氢酶（NNT）的显著下调，这是一种通过再生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）来维持氧化还原平衡的关键线粒体酶。这种缺失造成了促氧化
阿尔茨海默病（AD）的特征是线粒体功能障碍和氧化应激，这些驱动了突触损伤。在AD小鼠模型中的蛋白质组学分析发现了烟酰胺核苷酸转氢酶（NNT）的显著下调，这是一种通过再生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）来维持氧化还原平衡的关键线粒体酶。这种缺失造成了促氧化转变，使神经元对淀粉样蛋白-β（Aβ）毒性敏感，并引发线粒体崩溃——表现为膜电位丧失以及能量和抗氧化剂的耗竭。仅NNT缺乏就足以诱导AD样突触丧失和认知缺陷，而与淀粉样蛋白或tau病理无关。在功能上，NNT作为一个代谢-转录中枢，促进促突触基因表达和突触蛋白稳态。它通过双重机制支持突触弹性：维持氧化还原平衡以保护突触组分，并促进有毒Aβ积累的清除。这些发现可能将NNT功能障碍定位为AD发病机制中一个关键的非淀粉样蛋白因子，将线粒体生物能量学与突触完整性联系起来。增强NNT活性因此代表了一种有希望的治疗策略，以增强AD中的代谢弹性和认知功能。
阿尔茨海默病（AD）是最常见的神经退行性疾病，其发病机制涉及线粒体功能障碍和氧化应激的恶性循环。尽管抗氧化剂和免疫疗法在临床前研究中展现潜力，但临床试验转化效果不佳，提示需要识别新的、功能明确的线粒体靶点。既往研究指出年龄相关的烟酰胺核苷酸转氢酶（NNT，一种通过再生NADPH维持氧化还原平衡的线粒体酶）下降会加剧神经退行性变，但NNT在AD中的特异性作用尚不明确。研究人员基于对APP/PS1小鼠海马组织的定量蛋白质组学分析，发现NNT蛋白显著下调13倍，由此提出假设：NNT缺乏是AD线粒体功能障碍的关键驱动因素，其恢复可能成为治疗策略。研究人员开展了系统性实验，包括动物行为学、细胞代谢和分子机制研究，证实NNT缺失独立于淀粉样蛋白和tau病理即可诱导突触丧失和认知缺陷，并通过维护能量代谢和氧化还原稳态支持突触完整性。该研究将NNT定位为AD发病机制中一个重要的非淀粉样蛋白因子，为开发增强代谢弹性的治疗策略提供了新方向。论文发表在《Free Radical Biology and Medicine》。
研究人员为开展研究使用了以下主要关键技术方法：采用定量蛋白质组学分析（基于液相色谱-串联质谱）鉴定APP/PS1小鼠（C57BL/6N背景，由上海高等研究院建立并维持）海马组织中的差异表达蛋白；利用NNT基因敲除和过表达模型（体内和体外）进行因果验证；通过小鼠行为学测试（如认知功能评估）检测突触和认知缺陷；结合线粒体功能检测（膜电位、ATP水平、抗氧化剂含量）评估能量代谢；并采用免疫印迹、免疫荧光和电镜等手段分析突触蛋白稳态和Aβ积累。样本队列来源为上海高等研究院建立的APP/PS1转基因小鼠。
研究结果如下：
**NNT expression is progressively downregulated in Alzheimer’s disease**：通过定量蛋白质组学分析8月龄APP/PS1小鼠海马组织，发现NNT蛋白水平降低13倍（AD组 vs 野生型），热图显示NNT为最显著下调蛋白之一，而淀粉样蛋白A4、载脂蛋白E等AD相关蛋白上调。这一结果表明AD病理状态下NNT表达进行性下降，且该下调独立于年龄因素，是AD特异性改变。
**其他发现（根据摘要和讨论总结）**：NNT缺失单独即可诱导AD样突触丧失和认知缺陷，不依赖Aβ或tau病理。NNT通过双重机制支持突触弹性：一是维持氧化还原平衡以保护突触组分（通过促进NADPH再生，减少活性氧（ROS）损伤）；二是促进溶酶体依赖的有毒Aβ清除。NNT过表达可挽救线粒体膜电位丧失、能量耗竭和抗氧化剂耗竭，因果验证了NNT的作用。
在讨论部分，研究人员指出，与既往年龄相关NNT下降研究不同，本研究证实AD特异性NNT下调解偶联了促氧化线粒体转变（表现为ROS升高和谷胱甘肽稳态破坏），而NNT过表达可有效逆转这些缺陷，建立因果关系。研究将NNT定位为代谢-转录中枢，通过调控促突触基因表达和突触蛋白稳态，将线粒体氧化还原状态与突触完整性直接关联。该发现填补了非淀粉样蛋白途径中线粒体功能障碍与突触损伤之间的机制空白。
结论翻译如下：总之，研究人员将NNT识别为一个关键的代谢检查点，直接将线粒体氧化还原稳态与突触完整性联系起来。研究人员提出一个机制，即NNT介导的线粒体ATP产生和氧化还原平衡维持对于溶酶体降解至关重要。NNT功能受损会破坏这种能量-氧化还原-溶酶体轴，损害突触质量控制系统，最终导致突触弹性丧失。这些发现为AD提供了新的治疗靶点。
