AtaGenix联合研发Tau368抗体助力揭示：Calbindin-D28k缺失介导Tau驱动的海马超兴奋性与认知损伤

阿尔茨海默病（AD）是目前最常见的神经退行性疾病，尚无有效的预防或治疗手段。临床数据显示，42%–64%的AD患者存在显性癫痫发作或亚临床癫痫活动，其中早发型AD患者（50–60岁）的癫痫发生率是同龄健康人群的87倍。颅内记录表明，静默性海马癫痫发作和棘波在AD临床前期即已出现，早于认知症状的显现。

在AD的两大病理标志中，Aβ斑块主要沉积于内侧顶叶和额叶皮质，而Tau病理则在前驱期率先累积于内嗅-海马网络。PET成像数据进一步证实，发展为颞叶癫痫（TLE）的早期AD患者，癫痫灶半球的Tau沉积呈高度不对称分布，而Aβ沉积的不对称性相对不明显。然而，Tau病理如何驱动海马兴奋-抑制失衡，进而促进TLE发生，机制尚不清晰。武汉大学中南医院的研究团队发表在《Translational Neurodegeneration》的一项研究，聚焦于钙结合蛋白Calbindin-D28k（CB）在上述病理链条中的关键作用，系统阐明了：

Tau在海马兴奋性神经元中选择性聚集

研究团队使用自主构建的TgHhTau368转基因小鼠模型，该模型利用四环素诱导（Tet-on）系统，在神经元特异性启动子Eno2驱动下，通过给予强力霉素（Dox）诱导截短型人源Tau（hTau368）的表达。经2个月Dox处理后，小鼠表现出以海马为主的磷酸化Tau（pTau）聚集。免疫荧光共染色结果显示，pTau（AT8或pTau205标记）与海马CA1和DG区CaMKIIα阳性兴奋性神经元共定位，几乎不与PV或GAD67阳性抑制性神经元重叠。

用于检测pTau的Tau368抗体由AtaGenix联合研发，为后续系列实验中pTau的精准检测提供了重要工具支撑。PR5小鼠（过表达P301L突变人源Tau）中观察到了相似的Tau聚集模式，进一步验证了这一选择性分布规律。

Figure 1. pTau主要在TgTau驱动小鼠的海马体兴奋性神经元中积累

Tau聚集损伤海马CA1神经元的钙缓冲能力

为评估Tau聚集对钙动态的影响，研究人员向Tg hTau368小鼠CA1区注射AAV-CaMKIIα-GCaMP6f（基因编码钙指示剂），通过离体钙成像记录KCl诱导去极化后的胞内钙信号变化。结果显示，Dox处理组（存在Tau病理）CA1神经元在KCl刺激后的胞内钙信号变化显著高于对照组，而基线荧光信号两组间无显著差异。这表明pTau聚集并非影响基础钙水平，而是损害了神经元对钙瞬变的缓冲能力，与既往使用Fluo-3 AM记录全长hTau表达神经元的研究结论一致。

Figure 2. 海马CA1兴奋性神经元中的Tau蛋白聚集干扰细胞内钙信号

CA1/DG神经元过度激活可诱发急性癫痫发作，Tau病理增强癫痫易感性

为明确CA1和DG在TLE中的角色，研究者首先向野生型小鼠CA1或DG局部注射海藻酸（KA），成功诱发典型癫痫发作波形，证实CA1/DG神经元过度激活是急性癫痫发生的重要基础。进一步利用光遗传学手段，研究者向Tg hTau368小鼠CA1和DG注射AAV-CaMKIIα-ChR2-mCherry，通过蓝光刺激选择性激活兴奋性神经元。结果显示，无论是背侧还是腹侧海马刺激均可诱发不同程度的癫痫发作，在体电生理记录检测到典型癫痫波形。

关键发现在于：经Dox处理的Tg hTau368小鼠（Dox组）与对照组（Veh组）相比，广泛性癫痫（GS）发作潜伏期更短，癫痫严重程度更高，提示Tau病理显著增强了海马DG-CA1-EC-DG环路的癫痫易感性。

Figure 3. Tau蛋白聚集促进由海马微回路过度兴奋引起的急性癫痫发作的易感性

Tau病理导致脑代谢亢进、高兴奋性行为表型及认知障碍

考虑到AD为年龄依赖性疾病，研究者在14–15月龄Tg hTau368小鼠中诱导hTau表达，并进行¹⁸F-FDG PET/CT扫描、能量代谢监测及认知行为测试。¹⁸F-FDG PET/CT结果显示，Dox处理1–2个月后，小鼠海马和嗅球的葡萄糖代谢显著升高，与早期AD的脑代谢亢进状态吻合。代谢亢进伴随着氧耗（VO₂）增加和能量消耗升高，尤其在白天静息状态下更为明显。

认知行为测试方面，Dox处理小鼠在新位置识别测试中辨别指数显著降低，Morris水迷宫训练期逃避潜伏期明显延长，表现出明显的空间记忆损伤。此外，海马神经元丢失和胶质细胞激活也在Dox处理小鼠中得到证实。

Figure 4. 老年TgTau驱动小鼠表现出大脑高代谢、更高的能量消耗和认知缺陷

Tau病理可逆性下调CB表达，并损害突触功能

利用Tet-on系统实现hTau表达的时空可控诱导，研究者设置三组：持续Dox处理组（Dox-on）、先Dox处理2个月后撤除3个月组（Dox-on-off）及对照组（Veh）。免疫组化和Western blot结果显示，Dox-on组CA1和DG区pTau（AT8）水平显著升高，CB表达同步下调；而Dox撤除3个月后（Dox-on-off组），Tau病理大部分清除，CB表达随之反弹恢复，PSD95和突触素1（SYN-1）等突触蛋白表达也相应回升。

免疫荧光共染色进一步证实，CB下调发生在AT8阳性神经元内，AT8阴性神经元中CB表达则相对保留，提示CB减少与Tau聚集存在细胞内直接关联。

Figure 5. Tau病会下调海马区CB的过度表达，同时还改善了Tau病引起的Iba+微胶质细胞的增殖

过表达CB可逆转Tau诱导的神经元超兴奋性、神经炎症和认知损伤

为直接验证CB缺失是否介导Tau相关的神经元超兴奋性，研究者通过AAV载体在Tg hTau368小鼠海马CA1和DG区分组导入：AAV-CaMKIIα-eGFP（对照）或AAV-CaMKIIα-Calb1-eGFP（CB过表达），设Veh+eGFP、Dox+eGFP、Dox+CB三组。膜片钳电生理记录结果显示，与Veh+eGFP组相比，Dox+eGFP组CA1锥体神经元的自发兴奋性突触后电流（sEPSC）幅度和频率均显著升高；而CB过表达（Dox+CB组）可有效逆转上述变化。此外，Dox+eGFP组神经元表现出静息膜电位升高、流变基减小及诱发动作电位频率增加，CB过表达同样使这些指标恢复至接近正常水平。CB过表达还显著减少了Tau病理引起的Iba1+小胶质细胞增殖，提示其对神经炎症亦有抑制作用。

Figure 6. 在海马兴奋性神经元中过表达CB可缓解由tau蛋白聚集引起的神经元过度兴奋

认知行为层面，Dox+CB组小鼠在Morris水迷宫中目标象限穿越次数显著多于Dox+eGFP组，在新位置识别测试中辨别能力同样显著改善，而开放旷场测试中自发行为无显著差异，排除运动功能影响。

Figure 7. CB的上调缓解了海马体tau蛋白聚集引起的认知缺陷

AD患者脑内CB表达下调与认知退化及疾病分期正相关

研究者利用公开的AD数据库分析了CB（CALB1基因）的转录和蛋白水平。结果显示，与健康对照相比，AD患者脑内CALB1 mRNA水平显著降低。将患者按认知功能（CDR量表）和神经病理严重程度（Braak分期）分层分析后发现，CB转录水平随CDR评分升高和Braak分期进展而进行性下降。蛋白层面同样观察到CB在AD患者脑内的显著减少，且与认知衰退程度及临床症状严重性相关。免疫组化染色进一步在65岁AD患者海马组织中确认了CB蛋白的明显减少，与年龄匹配对照形成鲜明对比。

Figure 8. CB缺乏与AD患者认知功能下降相关

本研究系统阐明了一条Tau驱动的神经元超兴奋性病理链条：Tau聚集选择性发生在海马CA1和DG兴奋性神经元中，导致CB表达下调，进而损害胞内钙缓冲能力，引发钙稳态紊乱、突触蛋白减少、神经元兴奋性升高及癫痫易感性增强，最终造成认知损伤。CB过表达通过恢复钙稳态，可有效改善上述一系列病理变化，提示CB介导的钙稳态调控是AD治疗的潜在干预靶点。同时，AD患者数据库分析进一步证实CB缺失与认知退化及疾病进展密切相关，具备重要的转化医学价值。

Gao, Y., Tao, X., Wang, Y. et al. Calbindin-D28k deficiency mediates tau-driven hippocampal hyperexcitement and cognitive impairment. Transl Neurodegener 15, 22 (2026). https://doi.org/10.1186/s40035-026-00547-3