Mol Psychiatry：深度研究载ApoE亚型对AD和PTSD风险的影响

本研究聚焦于载脂蛋白E（ApoE）亚型对患阿尔茨海默病（AD）和创伤后应激障碍（PTSD）的风险的影响。E4亚型增加了患AD的风险，尤其在白人和日本人群中。然而，E2亚型却减少了患AD的风险，但却与PTSD有关。研究提示，携带E4亚型的7-10岁女性在视觉和空间识别能力方面会受到影响。相反，携带E2亚型的人在黑色素瘤的预后要比携带E4亚型的人更好。

为了更好地理解年龄、性别和载脂蛋白E之间相对风险的机制，Jacob Raber研究团队使用了3个月和12个月的男性和女性载脂蛋白替代（TR）小鼠，研究了这些因素对DNA双链断裂（DSBs）和即刻早期基因表达（IEG）的影响，并于2023年2月在Molecular Psychiatry发表题为Age, sex, and apolipoprotein E isoform alter contextual fear learning, neuronal activation, and baseline DNA damage in the hippocampus的文章。

总的来说，本研究试图解释载脂蛋白E亚型对AD和PTSD风险的影响，以及年龄、性别和E亚型之间相对风险的机制。

Fig.1年龄和载脂蛋白E亚型对恐惧学习的影响

结果一：

恐惧学习的ApoE异构体

依赖差异与全脑cFos表达

通过行为学实验，研究人员证明了载脂蛋白E亚型对小鼠情境恐惧学习有重要影响。研究人员发现，雄性和雌性小鼠的载脂蛋白E亚型在基线运动上存在差异。在受刺激时不动时间百分比取决于小鼠的载脂蛋白E亚型，且存在雌雄差异。

在进行恐惧反应试验后，研究人员通过cFos免疫反应评估大脑激活情况。他们发现，E2和E3小鼠的cFos激活水平与依赖于apoE亚型的小鼠存在明显差异，E4小鼠的cFos免疫反应性也较低。这些结果表明，载脂蛋白E亚型在小鼠的情境恐惧学习中具有重要作用。

Fig.2大脑区域的cFos免疫激活对身体感觉和恐惧学习的上下文编码很重要

Fig.3大大脑区域的免疫反应对整合情境恐惧学习和恐惧表达很重要

结果二：

年轻雌性小鼠恐惧回路中

cFos激活程度的ApoE亚型依赖差异

研究人员研究了背景恐惧学习中不同ApoE异构体对大脑激活的影响。他们将大脑分成四类：躯体感觉、情境编码、恐惧整合和恐惧表达。结果发现，E2和E4小鼠在重要的躯体感觉区域存在差异，相关的感觉运动皮层区域也存在差异，在丘脑后复合体、板内区、臂旁核、蓝斑和粒状岛区域，并没有发现差异。在与情境编码相关的重要区域，E4小鼠的cFos水平低于E2/E3小鼠。

对于特定的子区域，分析结果显示内嗅皮层和海马区的cFos免疫反应存在差异。事后分析仅表明E3和E4之间存在差异。杏仁核中cFos的免疫反应没有整体的异构体差异，但是在基底外侧的杏仁核中，E2小鼠的cFos水平高于E4小鼠。

研究人员还研究了apoE基因亚型在恐惧表达中对大脑区域激活的影响。结果发现，E4型小鼠在cFos水平上不如E2型小鼠。在导水管周围的灰质区域中，E4型小鼠的cFos反应水平也低于E3型小鼠。而在其他大脑区域中没有发现差异。

结果显示，在恐惧反应的背景回路中，apoE亚型的差异主要体现在体感和背景编码的重要区域，特别是在E4型小鼠中，cFos反应水平相对较低。

Fig.4与情境恐惧学习相关的大脑区域的相关矩阵

结果三：

年轻雌性小鼠的背景恐惧学习中

重要区域的cFos免疫反应

共激活的ApoE亚型依赖差异

在年轻雌性小鼠中，恐惧学习所涉及的重要大脑区域的cFos免疫反应存在ApoE亚型依赖差异。他们对整个大脑中的数据进行分析，比较了不同亚型的cFos免疫反应水平。发现，E4小鼠的cFos免疫反应低于E3小鼠，而E2与E3或E2与E4小鼠没有明显差异。

这些结果表明，在年轻雌性E4小鼠中，与恐惧相关的大脑区域之间的相互作用可能发生了改变。进一步发现，E2和E3小鼠的上下文编码区域之间具有较高的相关性，而E4小鼠的相关性较低，与E2或E3小鼠的重叠最小。总的来说，这些结果说明，在不同的ApoE亚型中，恐惧相关的大脑区域之间的相关性存在差异。

Fig.5 恐惧训练前后青年、中年雄性和雌性小鼠DSB和IEG的表达

结果四：

年龄、性别和载脂蛋白E亚型

在基线和恐惧条件反射后

影响海马DSBs和IEG的表达

研究人员使用免疫反应性和ChIP-ddPCR来测量行为naïve雌性和雄性小鼠在恐惧条件反射前后海马中DNA损伤(DSB)和立即早期基因(IEG)表达的诱导。

数据显示，随着年龄的增长，基线DSB的增加部分取决于性别和ApoE亚型。结果还指出，随着年龄的增长，基线IEG表达的变化取决于性别和ApoE亚型。此外，CA1和CA3区域的cFos+细胞数量在恐惧后1.5小时学习时高于行为naïve和恐惧后24小时学习时，这种效应在年轻和中年小鼠中都观察到。这些模式是性别和异构体依赖的，只有E2小鼠显示出cFos+细胞的增加。

结 论

本文研究了关于不同人类载脂蛋白E(ApoE)亚型对依赖于年龄、性别和ApoE亚型的IEG信号变化的影响的研究结果。研究发现，年轻的E4雌性小鼠在身体和环境编码的重要区域，包括下丘脑、内嗅皮层、海马、基底外侧杏仁核和导水管周围灰质区，显示出较低水平的cFos免疫应答。

研究还发现，与E3小鼠相比，E4小鼠在ISIs期间的冷冻时间增加，大脑区域的共激活发生变化，区域之间的负相关性更多。该研究发现，中年动物和雌性E4小鼠海马中的DSB标记物增加，年龄、性别和ApoE依赖性的基线和恐惧条件下cFos水平的变化。这项研究表明，IEG表达的这些变化可能在ApoE亚型特异性神经障碍风险中发挥作用。