《American Journal of Primatology》:Metabolic Biomarkers in Captive Olive Baboons (Papio anubis): Characterization and Relationships With Biomarkers of Neurodegeneration and Neuroinflammation
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糖尿病患者神经退行性变、神经炎症及认知功能受损的风险升高,可能与脑内胰岛素调节异常及随后发生的高血糖有关,这会导致细胞凋亡、β淀粉样蛋白沉积及tau蛋白过度磷酸化,均为阿尔茨海默病及相关痴呆(ADRD)的典型病理特征。狒狒表现出ADRD相关的神经病理改变,包括
糖尿病患者神经退行性变、神经炎症及认知功能受损的风险升高,可能与脑内胰岛素调节异常及随后发生的高血糖有关,这会导致细胞凋亡、β淀粉样蛋白沉积及tau蛋白过度磷酸化,均为阿尔茨海默病及相关痴呆(ADRD)的典型病理特征。狒狒表现出ADRD相关的神经病理改变,包括年龄依赖性的神经元及胶质细胞tau病变、与脑β淀粉样蛋白(Aβ)沉积相关的微血管退变,以及随年龄增长的神经退行性变和神经炎症生物标志物水平上升。本研究旨在描述圈养橄榄狒狒代谢功能生物标志物(MBs)在年龄、性别、抚育方式及肥胖状态下的分布特征,并探讨MBs与神经退行性变(ND)及神经炎症(NI)生物标志物(合称NDNIBs)之间的关系,同时分析MBs与反映衰老及代谢健康的行走速度之间的关联。研究人员采集了133只狒狒的血浆样本、44只狒狒的脑脊液(CSF)样本,并记录128只狒狒的行走速度。针对NDNIBs与MBs,分别采用四分位数计算负荷评分,采用z值计算偏离评分,评分越高分别代表生物标志物水平越高及偏离均值程度越大。结果显示,MBs在不同年龄、性别及抚育方式间差异较小,肥胖状态未见显著差异。然而,较高的MB负荷评分与CSF中更高的NDNIB偏离评分呈正相关,且MB偏离评分可预测行走速度。这些结果支持既往非人灵长类研究结果,即代谢功能异常越严重,神经退行性变指标负担越重。
研究背景与意义
糖尿病与阿尔茨海默病及相关痴呆(ADRD)之间存在显著流行病学关联,部分患者甚至将AD称为“3型糖尿病”。然而,在人类研究中,饮食、运动、社会经济状况等混杂因素难以完全控制,限制了机制解析。非人灵长类动物(NHPs)因其与人类的系统发育和生理相似性,成为研究代谢功能障碍与神经退行性变关系的理想模型。橄榄狒狒已被证实会出现年龄依赖性的tau病变、β淀粉样蛋白沉积相关的微血管退行,以及NDNIBs水平的升高。但目前缺乏针对狒狒代谢生物标志物(MBs)的大规模系统性表征数据,且代谢功能异常影响脑部病理的具体阈值尚不明确。因此,研究人员在《American Journal of Primatology》发表该研究,旨在填补这一空白,并建立可用于转化医学研究的基准数据。
主要技术方法
研究队列来自美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心Keeling中心的SPF狒狒资源群,共纳入133只圈养橄榄狒狒,年龄跨度为1.17至19.33岁,按年龄分为幼年、成年及老年组,并记录性别与抚育方式(母养与保育喂养)。研究人员在禁食12小时后采集全血与脑脊液,分别用于检测糖尿病相关十项MBs及神经科学与炎症相关十八项NDNIBs。行走速度通过在固定地标间计时测量获得。数据分析中,低于检测限的生物标志物值采用检测限的一半替代,去除极端离群值后计算负荷评分与偏离评分,并通过多元方差分析、回归分析及Mann-Whitney U检验评估组间差异及变量间的预测关系。
研究结果
3.1 代谢生物标志物(MBs):描述性数据
MB偏离评分与MB负荷评分呈显著正相关(r=0.826,p=0.001),且与甘油三酯水平显著相关。MB负荷评分与胆固醇、甘油三酯均呈正相关,并与约2.5年后的甘油三酯水平显著相关。超重狒狒与体重正常狒狒在各MB水平上无显著差异,仅行走速度呈减慢趋势(p=0.06)。多元方差分析显示,雄性胰高血糖素水平更高,老年狒狒visfatin水平及MB负荷、偏离评分均显著升高,母养狒狒血糖水平高于保育喂养个体。
3.2 MB与NDNIB评分及行走速度的关系
在校正年龄、性别及抚育方式后,MB负荷与偏离评分均能显著预测血浆中NDNIB负荷评分,即代谢风险越高,神经退行性变与炎症负担越大。MB负荷评分可预测CSF中NDNIB偏离评分(p=0.037),MB偏离评分亦可预测CSF中NDNIB负荷评分(p=0.04)。此外,MB偏离评分能显著预测随后的行走速度(β=-0.05,p=0.039),偏离越大,行走越慢。
讨论与结论
研究首次提供了圈养橄榄狒狒代谢生物标志物的规范性数据,证实MBs随年龄增长而风险增加,且与中枢神经系统的神经退行性变及炎症指标相关。尽管超重狒狒未表现出显著的MB差异,其行走速度的下降趋势仍提示早期代谢功能异常可能影响行为表现。MB负荷与CSF中NDNIB偏离的正相关性支持了外周代谢紊乱可能驱动脑部病理改变的假说。由于研究群体整体健康水平较高,尚未达到严重代谢功能障碍阶段,未来需在更老龄及肥胖狒狒群体中验证这些发现。总体而言,该研究表明,狒狒可作为代谢功能障碍、衰老与神经退行性变的转化研究模型,并为相关生物标志物的临床应用提供了参考基准。