唐氏综合征（DS）的特点是出生时智力受损，中年时会患有阿尔茨海默病（AD）。DS患者年龄的增长，他们的认知功能会随着AD病理学的发展而下降。在DS和AD中，基底前脑胆碱能神经元（BFCNs）的神经元亚群对退化的敏感性，是认知障碍和神经退化之间的重要联系。
BFCNs为大脑皮层、海马和杏仁核提供胆碱能神经支配的主要来源，直接参与注意力和记忆的调节回路，并在认知功能相关信息的处理中发挥关键作用。因此，BFCNs是治疗DS和AD的相关细胞靶点。目前对BFCNs脆弱性认识存在差距，阻碍干预措施研究发展。
本篇综述回顾了BFCN功能和退化在AD和DS中的作用，目前与BFCN相关的影像学研究、治疗学和人体模型存在的空白。
1. BFCNs在AD和DS中起重要作用
BFCNs是一个独特的神经元群，为大脑皮层、海马和杏仁核提供胆碱能神经支配的主要来源，直接参与注意力和记忆的调节回路，并在认知功能相关信息的处理中发挥关键作用。
在衰老过程和AD中，基底前脑胆碱能神经元功能障碍或退化是多种神经疾病（帕金森病（PD）、精神分裂症、AD）的驱动因素。Ch4-BFCNs的表达与PD患者轻度认知损害之间存在着很强的相关性；组胺H1受体（H1R）的BFCNs表达降低与精神分裂症患者感觉运动门控缺陷、社交障碍和无快感样行为等有关；胆碱能回路易受非病理性年龄相关性氧化和炎症应激的影响，90%的家族性AD病例中检测出BFCNs神经元丢失。
目前尚不清楚导致BFCNs退化的原因。已经提出的几个假说定义了DS和AD中b退行FCBNs性变的机制，包括乙酰胆碱、Aβ、tau蛋白和炎症和逆行转运的机制（图1）。然而，它们在BFCNs中的作用仍缺乏有力证据。
图1BFCN变性的假定机制
2.成像技术揭示AD和DS中Fcns的脆弱性
AD模型的影像学研究表明pTau和淀粉样β在某些大脑区域的累积，反映了局部神经的脆弱性，这种脆弱性会随着时间的推移而扩散。
最近来自脑脊液（CSF）和MRI数据表明，CSF中pTau/Aβ比率与神经变性有关；一项长期针对AD生物标志物皮质-唐氏综合征（ABC-DS）的纵向研究通过PET成像，在背侧和腹侧纹状体中发现了早期和显著的Aβ保留模式，除纹状体外，Aβ在DS中的皮质滞留到AD发病时也具有相同的模式。
3.BFCNs中的AD和DS建模
1.小鼠模型
DS的小鼠模型可以实现在人类中不可行的实验方法，例如在管制环境中研究疾病进展、干预试验、验证成像结果，还可以进行Hsa21特异性DS基因的基因-基因相互作用研究。
绝大多数关于DS的衰老和AD的研究都是在Ts65Dn小鼠上进行的，但Ts65Dn模型作为年龄相关的AD病理模型具有遗传局限性。Ts3Yey小鼠与Ts65Dn小鼠具有相似的脑形态，可以证实行为和形态表型的遗传基础。
2.人类模型
鉴于小鼠模型的缺陷，有必要对DS患者的人体细胞进行分析，使其具有Hsa21的完全三体性。基于小鼠模型的治疗靶点的临床试验失败，从成人体细胞类型中产生iPSCs，为获得具有特定遗传和非遗传疾病的iPSCs奠定了基础。
图2人干细胞衍生BFCNs
用iPSCsinDS和AD对BFCNs进行建模方面的工作很少，T21-iPSC衍生的皮层神经元表现出突触前活动受损，以及对氧化应激的代偿反应，可以作为模型来研究AD和DS中的神经元受损机制。从iPSCs中提取BFCNs的策略表明，使用等基因iPSCs可以帮助确定功能障碍、衰老以及细胞的退化的机制，以揭示DS和DS-AD中BFCN退化的分子特征和信号通路。
iPSC模型的优点是能够保留人类遗传背景。利用hPSCs建立神经退行性疾病模型时，产生能反映hPSCs来源的神经元是必不可少的。这些研究结果有可能为了解DS、AD、PD、肌萎缩侧索硬化症中BFCNs的脆弱性提供有效信息。
‖ 参考文献
1. Martinez, J. L., Zammit, M. D., West, N.R., Christian, B. T., & Bhattacharyya, A. (2021). Basal ForebrainCholinergic Neurons: Linking Down Syndrome and Alzheimer’s Disease.Frontiers in Aging Neuroscience, 13(406).doi:10.3389/fnagi.2021.703876
编译作者：原代美少女 (Brainnews创作团队)
校审：Simon (Brainnews编辑部)