TAR DNA-binding protein 43 kDa (TDP-43) ni protini inayofunga DNA/RNA inayohusishwa na mikusanyiko ya protini ya kiafya katika magonjwa ya neva yanayodhoofisha; katika utafiti huu, hasa umbo lake la kiafya lililofosforilishwa kwenye maeneo ya serine 409 na 410, yaani pTDP-43, lilichunguzwa. Watafiti walichunguza ni mifumo ipi ya nyuroni ambayo pTDP-43 huingiliana nayo kieneo katika tishu za ubongo wa binadamu baada ya kifo zenye ugonjwa wa Alzheimer (AD), ugonjwa wa Lewy body unaoambatana na ugonjwa wa Alzheimer, na tauopathi ya msingi inayohusiana na umri (PART). Multiplex immunofluorescence, upigaji picha wa confocal z-stack na segmentation ya vitu vya pande tatu inayosaidiwa na akili bandia kwa kutumia AIVIA 15.0 ziliunganishwa. Ugunduzi mkuu wa utafiti ni kwamba mkusanyiko wa pTDP-43 katika amygdala, maeneo madogo ya hippocampus na gamba la entorhinal uliingiliana kwa kiwango kikubwa hasa na nyuroni za noradrenergic zilizo chanya kwa dopamine β-hydroxylase (DβH).

Jumla ya visa 15 vilichunguzwa. Kwa sababu visa vya udhibiti havikuwa na patholojia ya neva inayodhoofisha, sampuli hizi zilitumiwa kama marejeo ya kuona ili kulinganisha mwonekano wa uchoraji wa viashirio vya nyuroni na hazikufanywa sehemu kuu ya uchanganuzi wa colocalization wa pTDP-43. Visa 12 katika makundi ya ugonjwa vilitathminiwa kama PART-TDP, ugonjwa wa Alzheimer wenye uwezekano mkubwa pamoja na patholojia ya TDP-43 (hAD-TDP), na hAD-TDP-LBD, ambapo ugonjwa wa Lewy body pia uliambatana.

Kuingiliana kati ya DβH, inayoashiria mfumo wa noradrenergic, na pTDP-43 kulikuwa muundo thabiti zaidi wa kiashirio cha nyuroni na wenye nguvu zaidi katika kutofautisha makundi katika utafiti. Nyuroni za dopaminergic/noradrenergic zilizo chanya kwa tyrosine hydroxylase (TH) pia zilionekana kuhusishwa na pTDP-43; ushiriki wa terminali na nyuroni za glutamatergic zilizo chanya kwa vesicular glutamate transporter-1 (VGLUT1) ulikuwa mdogo zaidi katika maeneo mengi; na seli za cholinergic zilizo chanya kwa choline acetyltransferase (ChAT) kwa ujumla zilionyesha viwango vya chini zaidi vya colocalization.

Kuwepo kwa Ugonjwa wa Lewy body (Lewy body disease, LBD) unaoambatana kuliibuka kama kigeuzi muhimu. Katika maeneo mengi na mifumo ya neurotransmitter, kuwepo kwa LBD kulihusishwa na colocalization ya chini ya pTDP-43. Katika uchanganuzi wa PCA na hierarchical clustering, hali ya LBD na mzigo wa amyloid zilikuwa viashirio muhimu vya muundo wa makundi; mifumo ya colocalization ya DβH ilikuwa yenye nguvu hasa katika kutofautisha makundi ya patholojia.

Hata hivyo, utafiti unategemea sampuli ndogo na ya kiuchunguzi yenye visa 15 tu vya postmortem. Visa vya udhibiti ni vijana zaidi kwa kiwango kikubwa kuliko makundi ya ugonjwa; kuna utofauti wa asili katika tishu za postmortem, na utafiti ni wa mkato. Kwa hiyo, colocalization ya pTDP-43 na mifumo fulani ya nyuroni si ushahidi wa usababishaji. Utafiti hauonyeshi moja kwa moja TDP-43 huathiri nyuroni za noradrenergic kupitia utaratibu gani wa molekuli, wala kama mkusanyiko wa TDP-43 hutokea kabla au baada ya kutofanya kazi vizuri kwa nyuroni.

TDP-43 na pTDP-43 ni Nini?

TDP-43 ni protini yenye ukubwa wa takriban 43 kDa inayoweza kuingiliana na DNA na RNA; inapounda aggregates za kiafya katika magonjwa ya neva yanayodhoofisha, fosforilishaji kwenye mabaki ya serine 409/410 ni mabadiliko yanayoonekana mara nyingi. Utafiti huu unaweka mkazo zaidi kwenye TDP-43 iliyofosforilishwa inayohusishwa na mikusanyiko ya kiafya, yaani pTDP-43, na colocalization yake ya pande tatu kieneo na viashirio tofauti vya nyuroni kuliko TDP-43 ya jumla.

Sifa za kimuundo za protini ya TDP-43 zilizotolewa katika chanzo

Chanzo kinaeleza kwamba TDP-43 ina maeneo manne makuu: eneo la N-terminal, motifu mbili za utambuzi wa RNA (RRM1 na RRM2), na eneo la C-terminal lenye sifa zinazofanana na prion. Katika utafiti, kingamwili za pTDP-43 dhidi ya fosforilishaji wa S409/410 zilitumiwa hasa kutathmini inclusions za kiafya; kingamwili dhidi ya TDP-43 ya jumla na vipande vya N-terminal na C-terminal TDP-43 pia zilielezwa katika sehemu ya mbinu.

Fosforilishaji ni kuongezwa kwa kikundi cha phosphate kwenye maeneo fulani ya amino acid ya protini. Fosforilishaji si wa kiafya kila wakati; hata hivyo, katika proteinopathies za TDP-43, fosforilishaji wa S409/410 ni alama ya molekuli inayohusishwa sana na inclusions za kiafya. Kwa hiyo, watafiti walilinganisha mahali ambapo ishara ya pTDP-43 ipo ndani ya seli na viashirio vya aina tofauti za nyuroni.

Kwa nini TDP-43 inachunguzwa katika ugonjwa wa Alzheimer?

Sifa kuu za neuropathology ya ugonjwa wa Alzheimer ni plaques za amyloid-β na mikusanyiko ya tau iliyohyperphosphorylate; lakini katika visa vingi proteinopathies nyingine huambatana nazo. Chanzo kinaeleza kwamba patholojia ya TDP-43 inaweza kuonekana kwa kiwango kikubwa katika visa vya AD na tauopathi ya msingi inayohusiana na umri, na baadhi ya watafiti hutathmini patholojia ya TDP-43 inayohusiana na umri katika maeneo ya limbic ndani ya mfumo wa LATE — Limbic-Predominant Age-Related TDP-43 Encephalopathy.

Inajulikana kutoka tafiti zilizopita kwamba patholojia ya TDP-43 inayoambatana na AD inahusishwa na atrophy ya hippocampus ya haraka zaidi, kizingiti cha chini cha patholojia kwa dementia, na kushuka kwa uwezo wa utambuzi kwa haraka zaidi. Pengo kuu la utafiti huu ni kwamba haijafafanuliwa vya kutosha ni aina zipi ndogo za seli katika mfumo wa limbic ambazo TDP-43 huzilenga hasa.

PART ina maana gani?

Tauopathi ya msingi inayohusiana na umri (Primary Age-Related Tauopathy, PART) ni hali ya neuropathology ambapo kuna patholojia ya tau neurofibrillary inayohusiana na umri, lakini mzigo mkubwa wa amyloid ambao ni wa kawaida katika ugonjwa wa Alzheimer haupo au ni mdogo sana. Katika utafiti, kundi la PART-TDP ni muhimu kwa kulinganisha jinsi patholojia ya TDP-43 inavyosambaa bila mazingira yenye mzigo mkubwa wa amyloid wa AD.

Misimbo ya mabadiliko ya neuropathology ya AD katika majedwali ya chanzo imeripotiwa kwa muundo wa A-B-C. Muundo huu ni uainishaji wa pamoja wa neuropathology unaoonyesha kwa pamoja kiwango cha mkusanyiko wa amyloid, patholojia ya tau neurofibrillary na mzigo wa plaques za neuritic. Zaidi ya hayo, awamu ya Thal, hatua ya Braak na tathmini ya CERAD zilitumika kama vigezo tofauti.

Kifupi hAD kinamaanisha nini?

Katika makala hii hAD humaanisha “high-likelihood Alzheimer’s disease”, yaani visa ambavyo kwa mtazamo wa neuropathology vina uwezekano mkubwa wa ugonjwa wa Alzheimer. Herufi “h” hapa haimaanishi “hereditary” au “kurithiwa”.

Viashirio vinne vya nyuroni vilivyochunguzwa katika utafiti

Kwa nini mfumo wa noradrenergic ni muhimu?

Nyuroni za noradrenergic hushiriki katika udhibiti wa hali ya kuwa macho, umakini, unyumbufu wa kiutambuzi na michakato ya kumbukumbu. Chanzo kinaeleza kwamba hasa mfumo wa noradrenergic wa locus coeruleus unaweza kudhoofika mapema katika ugonjwa wa Alzheimer na kwamba kupotea kwa sauti ya noradrenergic kumehusishwa na neuroinflammation na udhaifu wa mitandao mikubwa ya neva.

Kwa hiyo, kuingiliana kwa juu kwa DβH–pTDP-43 kulikopatikana katika utafiti hakukutathminiwa tu kama mwingiliano wa rangi unaoonekana kwa darubini, bali kama muundo wa aina ya seli unaohusu uhusiano wa patholojia ya TDP-43 na mizunguko ya neuromodulator. Hata hivyo, muundo huu haukupima moja kwa moja kupotea kwa kazi.

Kwa nini amygdala, hippocampus na gamba la entorhinal zilichunguzwa pamoja?

Patholojia ya TDP-43 katika ugonjwa wa Alzheimer huonekana hasa katika miundo ya limbic, na amygdala ni mojawapo ya maeneo yanayohusika mapema. Hippocampus iko katikati ya mizunguko ya kumbukumbu; gamba la entorhinal ni eneo muhimu la muunganisho kati ya taarifa za cortical na mfumo wa hippocampal. Kwa hiyo, watafiti walichunguza jinsi TDP-43 inavyosambaa katika aina ndogo tofauti za nyuroni katika mfumo mzima wa limbic, si katika eneo moja tu la anatomia.

“Colocalization” Ina Maana Gani Hasa Katika Utafiti Huu?

Colocalization haimaanishi tu kwamba pTDP-43 na kiashirio fulani cha nyuroni vinaonekana karibu; humaanisha kwamba vitu vilivyosegmentiwa kwa pande tatu na AIVIA kwa kweli vinagusana na kuingiliana kieneo ndani ya ujazo wa soma au neurite; utafiti ulipima mwingiliano huu kama “relation count”.

Tofauti hii ni muhimu. Hata kama ishara mbili za fluorescence zinaonekana kuwa karibu kwa mikromita chache katika picha moja ya darubini, huenda zisiwe sehemu ya kitu kilekile cha seli. Katika utafiti, nafasi kwenye mhimili wa z pia ilizingatiwa na reconstruction ya pande tatu ilifanywa, na mahusiano ya kugusana/kuingiliana katika kiwango cha kitu pekee ndiyo yalikubaliwa kama colocalization.

Kitu kimoja cha pTDP-43 kinaweza kisiingiliane na kitu chochote cha kiashirio cha nyuroni, au kinaweza kuingiliana na vitu kadhaa. Kwa hiyo, “relation count” haimaanishi moja kwa moja “nyuroni ngapi ni wagonjwa?”; inaonyesha idadi ya mahusiano ya pande tatu kati ya vitu vilivyosegmentiwa vya pTDP-43 na vitu vya viashirio vya nyuroni.

Colocalization si usababishaji

Kuingiliana kwa ishara za DβH na pTDP-43 katika muundo uleule wa seli kunaunga mkono kwamba TDP-43 ipo katika nyuroni za noradrenergic au ina uhusiano mkubwa wa kieneo na miundo hii. Hata hivyo, kipimo hiki pekee hakithibitishi kwamba TDP-43 ndiyo sababu ya kifo cha nyuroni za noradrenergic, kwamba DβH huanzisha aggregation ya TDP-43, au kwamba molekuli hizi mbili hufungamana moja kwa moja kimwili.

PCA na HCA hutumika kwa nini?

Principal Component Analysis (PCA) ni mbinu ya kupunguza vipimo inayobadilisha idadi kubwa ya vigezo vinavyohusiana kuwa idadi ndogo ya mihimili mipya inayobeba utofauti mkubwa zaidi katika data. Katika chanzo, kila kigezo kilibadilishwa kuwa z-score kabla ya PCA, hivyo kupunguza uwezekano wa vigezo vya skeli tofauti kutawala uchanganuzi moja kwa moja.

Kila principal component ni mchanganyiko wa mstari wa vigezo asilia ambao ni wima kwa kila mmoja, yaani orthogonal. Component ya kwanza hujaribu kunasa mwelekeo wa utofauti mkubwa zaidi unaoweza kuelezwa katika data, na components zinazofuata hujaribu kunasa mielekeo mingine ya utofauti inayobaki ikiwa wima kwa components za awali. Katika utafiti wa chanzo, PCA haikutumiwa kama modeli huru ya akili bandia inayofanya utambuzi wa kliniki, bali kwa kuonyesha mifumo ya vigezo vingi ya visa na kutathmini utengano wa makundi.

Hierarchical Clustering Analysis (HCA) huunda dendrogram kwa kukusanya hatua kwa hatua visa vinavyofanana zaidi. Watafiti walitumia mbinu ya Ward. Mbinu hii hujaribu kupunguza kadiri iwezekanavyo ongezeko la utofauti ndani ya cluster wakati makundi yanaunganishwa.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Washiriki na muundo wa utafiti

Kohorti ya visa iliundwa kati ya Desemba 2020 na Oktoba 2023 kutoka katika programu za kliniki za Mayo Clinic pamoja na Neurodegenerative Research Group na Alzheimer’s Disease Research Center zinazoungwa mkono na NIH. Visa vya udhibiti vilifafanuliwa kama watu ambao hawakuwa na patholojia ya neva inayodhoofisha wakati wa autopsy.

Jumla ya visa 15 vilikuwepo. Katika kohorti nzima, umri wa mediani wakati wa kuwasilishwa uliripotiwa kuwa miaka 93, na umri wa wastani miaka 87,5. Umri wa kufa kwa visa vya PART na hAD ulikuwa takriban miaka 93 ± 5,5, huku umri wa kundi la udhibiti ukiwa miaka 67 ± 12,5. Jumla ya visa vinne, yaani %26,7 ya kohorti, vilikuwa wanawake.

Visa vya udhibiti vilikuwa vijana zaidi kwa kiwango kikubwa. Kwa sababu waandishi hawakuweza kupata tishu za udhibiti zinazolingana na umri lakini zisizoonyesha mabadiliko ya neurodegenerative, walitumia udhibiti si kama mkono wa kulinganisha ugonjwa katika uchanganuzi wa makundi ya pTDP-43, bali hasa kama marejeo ya kuona ya muundo wa kawaida wa uchoraji wa viashirio vya nyuroni.

Tathmini ya neuropsychology

Washiriki walifanyiwa tathmini ya neva iliyopangwa na neurologist wa tabia, na vipimo vya neuropsychology vilitumika.

Tishu za ubongo wa binadamu ziliandaliwaje?

Maeneo yaliyojumuisha amygdala na muundo wa hippocampal yalichaguliwa kutoka kwenye vitalu viwili vya tishu za ubongo wa binadamu vilivyofikswa kwa formalin na kupachikwa kwenye paraffin. Unene wa sehemu uliwekwa kuwa 10 µm.

Sehemu kwanza zilifanywa zipenyezeke katika phosphate-buffered saline yenye %0,3 Triton-X 100 kwa dakika 30 katika joto la chumba. Kisha, kwa antigen retrieval, joto lilitumika kwa dakika 30 katika 80 °C katika mazingira ya 10 mM sodium citrate, pH 6,0.

Ili kupunguza ishara za fluorescence zisizo maalumu zinazohusiana na IgG ya binadamu, vipande vya F(ab')₂ vilitumika kwa dilution ya 1:35 na 4 °C usiku kucha. Kwa blocking, %2 normal donkey serum na %0,1 bovine serum albumin vilitumika.

Kingamwili kuu na dilution

Kingamwili za msingi zilitumika 4 °C usiku kucha. Siku iliyofuata, kingamwili za pili zilizounganishwa na fluorophore zinazofaa ziliongezwa. Ili kupunguza autofluorescence ya lipofuscin, ambayo inaweza kuwa kali katika ubongo wa watu wazee, TrueBlack ilitumika kwa dakika 3 katika joto la chumba, na sehemu zikafunikwa kwa mounting medium ya antifade. Omission controls ambamo kingamwili ya msingi iliondolewa zilitumika kutathmini umaalumu wa uchoraji.

Upigaji picha wa confocal

Picha za multiplex zilipatikana kwa mfumo wa Zeiss 980 LSM spinning-disk confocal huku mipangilio ileile ya mwanga ikidumishwa. Wakati wa upigaji picha, watafiti walikuwa wamefichwa kuhusu kundi la utambuzi.

Katika kila eneo la anatomia, maeneo 3–4 kwa ukuzaji wa 20× yalichukuliwa sampuli, na angalau 100 µm ziliachwa kati ya maeneo ili kupunguza kurudia kuchukua sampuli ya eneo lilelile la tishu. Kila z-stack ilikuwa na tabaka 10 za optiki kwa nafasi ya 1 µm.

AI segmentation kwa AIVIA 15.0

Mtiririko wa kazi wa pande tatu unaosaidiwa na akili bandia ulifanywa katika programu ya AIVIA 15.0. Pixel classifiers zilifundishwa kwenye picha nne–tano za uwakilishi kutoka visa viwili–vitatu vya kila kundi la utambuzi kwa kuweka alama kwa mkono kwenye ishara na mandharinyuma.

ROI huru zilizochukuliwa kutoka kisa kilekile ziligawanywa kwa nasibu ama kwa mafunzo ya AI segmentation au kwa vipimo vya baadaye vya morphometry na colocalization. Baada ya mafunzo kukamilika, mnyororo maalumu wa uchanganuzi ulijenga upya vitu vilivyo na lebo kwa pande tatu, ukatoa sifa za morphometry na ukahesabu mwingiliano katika kiwango cha kitu kati ya viashirio viwili.

Watafiti pia walilinganisha colocalization za pTDP-43–aina ndogo ya nyuroni zilizotambuliwa na AI na hesabu za mkono katika sampuli za uwakilishi za eneo la amygdala-BL. Chanzo kinaripoti kwamba ulinganisho huu ulionyesha ulinganifu wa karibu na quantification ya AI.

Uchanganuzi wa kitakwimu

Katika takwimu, kitengo cha kibiolojia si slide au ROI, bali ni kila kisa cha binadamu. Hili ni muhimu sana; kwa sababu kuhesabu picha nyingi kutoka kwa mtu yuleyule kama wagonjwa huru kungeongeza ukubwa wa sampuli kwa njia bandia.

Data ziliwasilishwa kama mediani na interquartile range (Q1–Q3). Jaribio la Kruskal–Wallis lilitumika kulinganisha makundi matatu au zaidi ya utambuzi, na jaribio la Mann–Whitney U kwa ulinganisho wa jozi.

Spearman rank correlation ilitumika kutathmini mahusiano ya monotonic kati ya mzigo wa pTDP-43 na vigezo vya kliniki au neuropathology. Kwa sababu correlations nyingi zilijaribiwa kwa wakati mmoja, False Discovery Rate (FDR) correction ilitumika kwa p-values za Spearman ili kupunguza hatari ya matokeo chanya ya uongo.

Kabla ya PCA, vigezo vilibadilishwa kuwa z-score. Katika hierarchical clustering, mbinu ya Ward ilitumika. Watafiti walifanya uchanganuzi uliorekebishwa kwa covariate ya umri katika kiwango cha kisa pamoja na sensitivity analyses katika subsets zilizolinganishwa kwa umri ili kutathmini athari inayoweza kuchanganya ya umri; waliripoti kwamba matokeo makuu hayakubadilika baada ya kuzingatia umri.

Hatua zote za kitakwimu zilifanywa kwa GraphPad Prism 11 na watafiti waliokuwa wamefichwa kuhusu hali ya utambuzi. Katika PCA au HCA, uchunguzi wenye data inayokosekana katika kigezo chochote uliondolewa kwenye uchanganuzi husika.

Matokeo ya Amygdala-BL

Katika basolateral amygdala, colocalization ya pTDP-43–DβH ilionyesha muundo wa juu zaidi katika makundi ya hAD-TDP na hAD-TDP-LBD, na wa chini zaidi katika PART-TDP. Colocalization ya VGLUT1 na pTDP-43 ilikuwa juu zaidi katika PART-TDP, huku colocalization ya TH ikiwa juu zaidi katika kundi la hAD-TDP. Ingawa colocalization ya ChAT ilikuwa chini kuliko viashirio vingine katika makundi yote, iliongezeka kwa kiasi katika hAD-TDP.

Colocalization ya DβH ilikuwa na uhusiano chanya na APOE na hasi na muda wa elimu. VGLUT1 ilikuwa na uhusiano chanya na TH, ChAT, alama ya C ya neuritic plaques na hatua ya Braak, na hasi na LBD. TH ilikuwa na uhusiano chanya na VGLUT1, ChAT, hippocampal sclerosis na umri wa kufa, na hasi na LBD. ChAT ilikuwa na uhusiano chanya na VGLUT1, TH na hatua ya Braak, na hasi na LBD.

Katika Kielelezo cha 1 cha chanzo, alama za kitakwimu za ulinganisho huu zimetolewa kama * p < 0,05 na ** p < 0,01; kwa kuwa maandishi hayaripoti p-values mahususi kwa kila ulinganisho, p-value sahihi haijabuniwa kutoka kwenye grafu hapa.

Matokeo ya Amygdala-CM

Katika centromedial amygdala, colocalization ya DβH ilikuwa juu zaidi katika hAD-TDP na chini zaidi katika hAD-TDP-LBD. VGLUT1 tena ilionyesha muundo wa juu zaidi katika PART-TDP, na TH katika hAD-TDP. ChAT ilibaki kwa ujumla katika kiwango cha chini zaidi cha colocalization lakini ilitajirika kwa kiasi katika hAD-TDP.

Watafiti pia walikagua kama idadi ya nyuroni chanya kwa DβH katika makundi tofauti ilikuwa inabadilisha matokeo kwa njia bandia na wakafanya normalization ya relation count kwa jumla ya idadi ya nyuroni chanya kwa DβH. Iliripotiwa kwamba hata baada ya normalization, mifumo mikuu ilidumishwa kwa kiasi kikubwa.

Matokeo katika maeneo madogo ya hippocampus

Katika CA1, CA2/3, CA4, dentate gyrus na subiculum, colocalization ya DβH kwa ujumla ilikuwa juu katika kundi la hAD-TDP. Isipokuwa muhimu ya kieneo ni CA1; hapa enrichment ya DβH pia ilionekana wazi katika kundi la hAD-TDP-LBD. Mzigo wa DβH ulionyesha mahusiano chanya na umri wa kufa, hatua ya Braak, genotype ya APOE na vipimo vya amyloid, na katika baadhi ya maeneo madogo mahusiano hasi na utendaji wa Trail A/B na Boston Naming Test pamoja na hali ya LBD.

Katika colocalization ya VGLUT1, tofauti za makundi katika CA1–CA4 na subiculum zilikuwa ndogo zaidi. Ongezeko lilionekana katika kundi la PART-TDP katika dentate gyrus. VGLUT1 ilionyesha mahusiano chanya na TH, ChAT na hippocampal sclerosis katika maeneo tofauti, na mahusiano hasi yanayotegemea eneo na vigezo kama LBD, ARTAG, elimu, BNT, MMSE na mzigo wa neuritic plaques.

Colocalization za TH na ChAT katika maeneo madogo ya hippocampus mara nyingi zilikuwa juu zaidi katika kundi la hAD-TDP; upungufu unaotegemea eneo ulionekana katika hAD-TDP-LBD au PART-TDP. TH na ChAT zilibadilika pamoja kwa nguvu. Viashirio vyote viwili vilihusishwa chanya na umri wa kufa na hippocampal sclerosis, na hasi na LBD.

Matokeo ya gamba la entorhinal

Katika gamba la entorhinal, colocalization ya DβH–pTDP-43 ilikuwa juu zaidi katika hAD-TDP na chini zaidi katika hAD-TDP-LBD. Colocalization ya VGLUT1 ilikuwa juu zaidi katika PART-TDP, na colocalization ya TH katika hAD-TDP. ChAT tena ilikuwa chini kwa ujumla, lakini ilikuwa juu kiasi katika hAD-TDP.

Katika eneo hili, DβH ilikuwa na uhusiano hasi na utendaji wa Trail A. VGLUT1 ilionyesha uhusiano chanya na ChAT na hippocampal sclerosis. TH ilikuwa na uhusiano chanya na ChAT na umri wa kufa, na hasi na LBD. ChAT ilikuwa na uhusiano chanya na TH na hippocampal sclerosis, na hasi na LBD.

Ugonjwa wa Lewy Body Ulibadilishaje Muundo wa TDP-43?

Katika kohorti hii ndogo, LBD iliibuka kwa uthabiti kama kigeuzi hasi katika mahusiano ya colocalization ya pTDP-43 hasa na DβH na TH; pia ilikuwa mojawapo ya vigezo vikuu vilivyoamua muundo wa makundi katika uchanganuzi wa PCA na HCA. Hata hivyo, ugunduzi huu hauthibitishi kwamba LBD hupunguza TDP-43 moja kwa moja kwa njia ya biokemia.

Waandishi wanajadili maelezo yanayowezekana ya mzigo wa chini wa pTDP-43 katika kundi la hAD-TDP-LBD, ikiwa ni pamoja na ushindani wa protini zinazopendelea aggregation kwa mifumo ya udhibiti wa ubora wa protini ndani ya seli, au uwezekano kwamba nyuroni nyeti zimepotea kwa kiwango kikubwa zaidi wakati LBD ipo. Hii si mifumo iliyojaribiwa moja kwa moja katika jaribio na inahitaji kuthibitishwa kimekanisti katika siku zijazo.

PCA na HCA zilionyesha nini?

Uchanganuzi wa PCA na HCA uliounganisha colocalization ya pTDP-43 ya maeneo mengi na vigezo vya hatua za neuropathology uliweza kutenganisha wazi makundi ya PART-TDP, hAD-TDP na hAD-TDP-LBD katika visa 12 vya patholojia. Chanzo kinaripoti hasa kwamba hali ya LBD na mzigo wa amyloid zilichangia kwa kiasi kikubwa muundo wa cluster.

Katika modeli iliyotumia data za DβH za amygdala pamoja na hatua za A-B-C, Thal, Braak na LBD, makundi matatu ya patholojia yalitenganishwa kabisa katika seti hii ndogo ya data. Kauli hii inatumika tu kwa seti ya data ya kiuchunguzi ya visa 12 katika utafiti; haipaswi kutafsiriwa kama mafanikio ya classifier ya kliniki iliyothibitishwa au kipimo cha utambuzi.

Hatua za neuropathology zilipotumiwa peke yake, ziliweza kutenganisha visa vya PART na AD kwa mzigo wa amyloid na tau, lakini hazikuweza kutenganisha makundi madogo ya AD-TDP na AD-TDP-LBD. Kinyume chake, colocalization za pTDP-43 kwa aina ya seli ziliweza kutenganisha makundi madogo ya TDP-43 ya AD, lakini hazikuweza kutenganisha PART na AD kwa uhakika bila taarifa za amyloid na tau. Chanzo kinasisitiza kwamba aina hizi mbili za taarifa hutoa mihimili ya uainishaji inayokamilishana lakini isiyo sawa.

Kwa nini Kielelezo cha 6 na 7 cha chanzo havikuchorwa upya?

Kielelezo cha 6 na 7 cha chanzo vinaonyesha nafasi halisi za PCA katika kiwango cha kisa, mwelekeo wa vectors, z-scores na umbali wa dendrogram. Kwa kuwa maandishi ya makala hayatoi kuratibu zote ghafi katika jedwali tofauti la namba, ingekuwa si sahihi kisayansi kukadiria nafasi za pointi kutoka kwenye grafu na kutengeneza grafu mpya ya PCA inayodai kuwa “sahihi”. Kwa hiyo, katika maelezo ya Verianla, ni utengano wa makundi na mahusiano ya vigezo yaliyoripotiwa moja kwa moja katika chanzo pekee yaliyowasilishwa.

Uhusiano na vipimo vya utambuzi una maana gani?

Katika maeneo ya hippocampus, colocalization za pTDP-43 zilionyesha uhusiano na baadhi ya vipimo vya utambuzi/utendaji kama Trail A/B, Boston Naming Test, MMSE na CDR. Mifumo hii inaunga mkono wazo kwamba mzigo wa TDP-43 unaohusiana na aina maalumu ya seli unaweza kuhusishwa na kuharibika kwa kliniki.

Hata hivyo, kwa sababu tishu za wagonjwa zilichunguzwa baada ya kifo, utafiti hauwezi kuonyesha kwamba mkusanyiko wa TDP-43 ulitokea mapema na kuanzisha moja kwa moja kuharibika kwa utambuzi. Waandishi wanaeleza wazi kwamba matokeo haya ni ya correlation na hayawezi kutumika kutoa hitimisho la kimekanisti au kisababishi.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• pTDP-43 haisambazwi kwa usawa katika aina ndogo za nyuroni kwenye mfumo mzima wa limbic.
• Nyuroni za noradrenergic zilizo chanya kwa DβH zinaonyesha muundo wa colocalization ulio wazi zaidi na pTDP-43.
• Ushiriki wa seli za catecholaminergic zilizo chanya kwa TH ni dhahiri, lakini hubadilika kulingana na eneo na kundi la patholojia.
• Ushiriki wa mfumo wa glutamatergic ulio chanya kwa VGLUT1 kwa ujumla ni mdogo zaidi na huonyesha ongezeko la kiasi katika baadhi ya maeneo ya PART.
• Nyuroni za cholinergic zilizo chanya kwa ChAT ni chache na colocalization za pTDP-43 kwa ujumla ni za kiwango cha chini.
• Kuwepo kwa LBD kunahusishwa hasi na colocalization ya pTDP-43 katika maeneo mengi.
• Mifumo ya colocalization ya DβH imeibuka kama mojawapo ya viashirio vya nyuroni vyenye nguvu zaidi katika kutenganisha makundi ya patholojia.
• Data za colocalization za aina ya seli na hatua za kawaida za neuropathology hutoa taarifa zinazokamilishana.
• Matokeo makuu yalidumishwa katika uchanganuzi wa ziada uliorekebishwa kwa covariate ya umri.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono

• Utafiti hauthibitishi kwamba TDP-43 huua moja kwa moja nyuroni za noradrenergic.
• Colocalization ya DβH na pTDP-43 haionyeshi kwamba protini hizi mbili hufungamana moja kwa moja kimwili.
• Utaratibu kwamba LBD hukandamiza pTDP-43 kwa kiwango cha molekuli haujathibitishwa.
• Utengano wa PCA/HCA si algorithm ya utambuzi iliyothibitishwa kwa matumizi ya kliniki.
• Utafiti huu haukutengeneza kipimo cha upigaji picha au damu cha kutumiwa kwa wagonjwa walio hai.
• Muundo wa postmortem wa mkato hauonyeshi patholojia ipi hutangulia au kufuatia mkusanyiko wa TDP-43 kwa wakati.
• Matokeo ya sampuli ndogo hayawezi kuenezwa moja kwa moja kwa watu wote wenye Alzheimer au PART.
• Ishara ya TH haiwezi kuchukuliwa kuwa maalumu kwa nyuroni za dopaminergic pekee; nyuroni za noradrenergic pia zinaweza kuonyesha TH.
• Utafiti haukujaribu ufanisi wa dawa au tiba mpya.

Vikwazo vikuu

Sampuli ndogo: Kuna jumla ya visa 15 na visa 12 vya ugonjwa katika uchanganuzi mkuu wa patholojia. Sampuli hii ni ya thamani kwa uchanganuzi wa kiuchunguzi, lakini ni ndogo kwa ajili ya kueneza matokeo kwa idadi kubwa ya watu.

Tofauti ya umri wa udhibiti: Visa vya udhibiti ni vijana zaidi kwa kiwango kikubwa kuliko makundi ya ugonjwa. Kwa hiyo, watafiti hawakuvijumuisha katika ulinganisho wa moja kwa moja wa ugonjwa wa pTDP-43, bali walivitumia hasa kama marejeo ya kuona ya muundo wa kawaida wa uchoraji wa nyuroni.

Utofauti wa postmortem: Tishu za binadamu baada ya kifo zina utofauti wa asili katika fixation, uadilifu wa seli na hatua tofauti za ugonjwa.

Muundo wa mkato: Kila kisa kinawakilisha wakati mmoja tu wa ugonjwa. Maendeleo ya TDP-43 kwa miaka katika mtu yuleyule hayakufuatiliwa.

Uhaba wa hatua za mapema za ugonjwa: Kwa kuwa kohorti ina visa vya umri mkubwa na neuropathology iliyo wazi, ni vigumu kubaini ni aina gani ya seli huathirika kwanza katika hatua za mapema.

Umaalumu wa TH: Uchoraji wa TH unaweza kuonyesha aina ndogo za nyuroni za dopaminergic na noradrenergic; kwa hiyo, matokeo ya TH hayawezi kupunguzwa kuwa mfumo wa dopaminergic pekee.

Kikomo cha 3D AI segmentation: Ingawa mbinu hutoa resolution ya juu ya seli, haiwezi kubaini mpangilio wa wakati wa degeneration ya nyuroni au sababu ya molekuli ya patholojia.

Patholojia mchanganyiko: Kwa sababu ya sampuli ndogo, haikuwezekana kuchanganua mchanganyiko wote wa patholojia zinazoambatana kama makundi tofauti ya kitakwimu.

Waandishi wanaeleza kwamba katika siku zijazo, mbinu kama single-cell transcriptomics na spatial proteomics zitakuwa muhimu katika kutathmini kama mkusanyiko wa pTDP-43 hutokea kabla au baada ya kutofanya kazi vizuri kwa nyuroni, na ni njia zipi za molekuli zinazochangia udhaifu wa kuchagua.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa asilia: TDP-43 Coincides with Noradrenergic Neurons in Alzheimer’s Disease (AD) and Primary Age-Related Tauopathy (PART)

Waandishi: Gokhan Uruk; Hossam Youssef; Rodolfo G. Gatto; Nadia Hossain; Jerusha Bhaskaran; Yuqi Tian; Mary M. Machulda; Ronald C. Petersen; Jennifer L. Whitwell; Robert Ross Reichard; Keith A. Josephs.

Mchango sawa: Gokhan Uruk na Hossam Youssef walichangia utafiti kwa kiwango sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Keith A. Josephs.

Taasisi: Department of Neurology, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota; Department of Radiology, Mayo Clinic; Department of Neuropsychiatry (Neuropsychology), Mayo Clinic; Department of Laboratory Medicine and Pathology (Neuropathology), Mayo Clinic; Department of Neurology, Behavioral Neurology, and Movement Disorders, Mayo Clinic College of Medicine and Science.

Jarida: Cells.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Aina ya chanzo: Makala asilia ya utafiti wa mkato na wa kiuchunguzi unaotegemea tishu za ubongo wa binadamu baada ya kifo.

Juzuu / toleo / namba ya makala: 15(20), 1850.

DOI: 10.3390/cells15201850.

Tarehe ya kuwasilishwa: 11 Agosti 2026.

Tarehe ya marekebisho: 5 Oktoba 2026.

Tarehe ya kukubaliwa: 7 Oktoba 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 12 Oktoba 2026.

Hali ya peer review: Ni makala iliyopitiwa na wataalamu na kuchapishwa katika jarida la Cells.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Kiungo rasmi: https://www.mdpi.com/2073-4409/15/20/1850

Kiungo cha DOI: https://doi.org/10.3390/cells15201850

Idhini ya maadili: Utafiti ulifanywa kwa mujibu wa Helsinki Declaration na uliidhinishwa na Mayo Clinic Institutional Review Board chini ya IRB# 14-004401 na IRB# 712-98.

Ridhaa yenye taarifa: Ridhaa ya maandishi yenye taarifa kwa ajili ya kuchapishwa kwa makala ilipatikana kutoka kwa washiriki wote au wawakilishi wao.

Ufadhili: Utafiti uliungwa mkono na National Institutes of Health kupitia ruzuku R01-AG037491 (PI: K.A.J.) na P30 AG062677 (PI: R.C.P.).

Upatikanaji wa data: Data zilizojumlishwa zinapatikana katika maandishi makuu, vielelezo na nyenzo za ziada. Imeelezwa kwamba data kama picha za msingi na spreadsheets zinaweza kutolewa na mwandishi wa mawasiliano baada ya ombi la maandishi. Makala hairipoti msimbo asilia wa programu.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: G.U. alifanya tafiti za fluorescent immunohistochemistry, uchanganuzi wa kiasi na wa kitakwimu, na kukusanya na kuchanganua data za neuropathology/immunofluorescence. G.U. na H.Y. waliandaa rasimu ya kwanza. G.U., H.Y. na R.G.G. walitoa mchango mkubwa katika maandishi ya mwisho. N.H., J.B. na Y.T. walichangia upatikanaji wa data za majedwali na vielelezo. M.M.M. na R.C.P. walitoa ufadhili na vipimo vya neuropsychology. R.R.R. alitoa sampuli za neuropathology, utambuzi wa visa na ukusanyaji wa data. K.A.J. na J.L.W. walitoa utaalamu wa taarifa za kliniki na tafsiri ya data, na pia walibuni dhana ya utafiti, kuusimamia na kuufadhili.

Kikomo kikuu cha kimetodolojia: Utafiti unachanganua data za colocalization za mkato zilizopatikana kutoka tishu za binadamu baada ya kifo. Colocalization haimaanishi usababishaji, mwingiliano wa moja kwa moja wa molekuli kati ya protini, au mpangilio wa wakati wa patholojia. Sampuli ndogo, udhibiti wenye umri mdogo, kohorti ya ugonjwa yenye umri mkubwa na patholojia mchanganyiko hupunguza uwezo wa kueneza matokeo.