齊玉晶， 石勝良

隨著人口老齡化的發(fā)展，癡呆的患病率明顯升高，已成為繼心臟病、腫瘤、卒中致老年人死亡的第4位主要病因。阿爾茨海默病(Alzheimer’s Disease，AD)作為最主要的癡呆類型之一，逐漸成為重大的社會問題和經濟問題。

AD是遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結果，已經確定的與早發(fā)性AD相關的基因有淀粉樣蛋白前體基因、早老素-1及早老素-2基因。盡管有多種基因與晚發(fā)性AD發(fā)病有關，但目前唯一確定的與散發(fā)性、遲發(fā)性AD關系最密切僅是載脂蛋白 Eε4(apolipoprotein E，ApoEε4)基因。近年來的研究對此不斷的證實并揭示了它在AD發(fā)病、診斷及治療中的作用。本篇就ApoE在AD中的研究進展進行綜述。

1 ApoE的結構與功能

ApoE基因位于19號染色體長臂13區(qū)2帶上，長約3.7kb，存在 3 個等位基因，即 ε2、ε3、ε4，正常人以 ε3 為主，其編碼的3種蛋白E2、E3、E4之間的差別在于第112位和第115位密碼子上的堿基對的差異，在E4分子中112位胱氨酸被精氨酸取代，而E2分子中158位精氨酸被胱氨酸取代。ApoE主要在肝臟中合成，此外，腦、骨骼、腎上腺等也可少量合成。中樞神經系統(tǒng)中ApoE主要由星型膠質細胞產生和分泌，但小膠質及神經元在特定的環(huán)境下也參與［1］。ApoE是血漿中主要的載脂蛋白之一，并且是神經系統(tǒng)中最重要的膽固醇載體蛋白，參與膽固醇和磷脂的動員和再分布，另外與神經元的損傷及修復、變性后鞘磷脂的代謝、微管蛋白的穩(wěn)定等也密切相關。

2 ApoEε4是AD發(fā)病的肯定危險因素

Strittmatter于1993年首次發(fā)現晚發(fā)AD家族史的人，攜帶一個ε4等位基因，發(fā)病風險增加2～3倍，若攜帶2個ε4基因，發(fā)病風險增加8倍以上，此后ApoEε4基因被公認為散發(fā)性AD和晚發(fā)性家族性AD發(fā)病的肯定危險因素［2］。國內外多數研究報道散發(fā)性AD ε4基因頻率較對照組顯著增高［3，4］，并使發(fā)病年齡提前［3］。最近 Sando 等報道攜帶ApoEε4 基因者 AD 患病率明顯高于 ε3/ε3 純合子;ε4/ε4、ε2/ε4 和 ε3/ε4 基因型發(fā)生 AD 的風險分別是攜帶 ε3/ε3 的12.9 倍、3.2倍和 4.2倍;同時發(fā)現攜帶一個 ε4 等位基因發(fā)病年齡較 ε3/ε3 基因型發(fā)病年齡提前提前 3.1 歲(ε3/ε3 發(fā)病年齡為 78.4 歲)，攜帶 2 個 ε4 者將會提前 5.5 歲［3］。另外，不少研究證實ApoEε4基因亦是早發(fā)性FAD的危險因子，我國也有類似報道早發(fā)性FAD患者ε4頻率為16.7%，與對照組6.4%相比具有明顯統(tǒng)計學意義［5］。

輕度認知障礙(mild cognitive impairment，MCI)被認為是介于正常和癡呆的臨界狀態(tài)，每年有約3% ～5%的MCI轉化為 AD，ApoEε4 與 MCI的發(fā)生、發(fā)展密切相關［6］。ApoE4能夠增加MCI的患病風險，促進MCI轉換為AD。Wang等報道臺灣地區(qū)MCI攜帶ε4者每年有15.9%向AD轉換，不攜帶ε4者為9.0%，兩者具有明顯統(tǒng)計學差異;甚至正常老年人攜帶 ε4者每年2.2%轉換為 AD，不攜帶 ε4者為0.7%［7］，說明ApoEε4在 AD臨床癥狀之前已發(fā)揮重要的作用。

AD的病理學證據表明，ApoE可能參與AD發(fā)病。研究表明神經炎性斑(neuritic plaques，NPs)、神經纖維纏結(neurofibrillary tangles，NFTs)、腦淀粉樣血管病(cerebral amyloid angiopathy，CAA)均有ApoE的存在，而且ApoE與上述多種病理改變嚴重程度密切相關［8］。E2、E3、E4由于結構的不同，在AD中發(fā)揮著不同的作用，E4能夠加快AD的進展，是AD明確的危險因素，而E2能夠延緩AD的發(fā)生，被認為是AD的保護因素［9］。目前ApoE參與AD發(fā)病的機制尚無定論，主要有以下幾種觀點:

2.1 ApoE參與Aβ的代謝而促進NPs的形成

NPs是由β-淀粉樣蛋白(β-amyloid protein，Aβ)沉積形成的。Aβ是NPs的起始物質和主要結構成分，人體內Aβ是由β-淀粉樣蛋白前體(Amyloid Protein Precursor，APP)通過蛋白水解產生，含39～43個氨基酸，正常情況下Aβ的產生和降解保持平衡，當平衡打破則會導致Aβ的沉積。Aβ的過量產生是淀粉樣瀑布假說的核心［10］，是AD病理的重要誘發(fā)因素之一［11］。Aβ過量產生后，能夠大量沉積，形成SPs，激活氧化應激和大量的炎癥反應，導致神經細胞毒性及神經元喪失。ApoE與Aβ的作用機制復雜，主要表現以下3個方面。首先，ApoE能夠促進Aβ的沉積。研究表明，ApoE在腦脊液中和Aβ具有高親和性，不同的異構體與Aβ結合的特征不同，ApoE4與Aβ結合比ApoE3快而強烈，形成能夠抵抗水解及變性因素作用的穩(wěn)定復合物，導致Aβ大量沉積。影像學PIB-PET顯示，AD早期攜帶ε4基因者Aβ沉積較不攜帶ε4基因者明顯提高［12］。其次，ApoE影響 Aβ的降解。ApoE4與細胞內Aβ的聚集密切相關［13］，推測 ApoE4導致AD患者細胞內的Aβ代謝紊亂，包括Aβ的降解與過度聚集。Aβ的降解是通過ApoE與Aβ結合成復合物后與星形細胞表面的LDLR(low density lipoprotein receptors)結合轉運到溶酶體，在溶酶體的酸性作用下進行的，ApoE可以看作是Aβ的分子伴侶;正常情況下，ApoE-Aβ復合物通過血腦屏障(BBB)進行清除，ApoE3-Aβ和ApoE2-Aβ通過BBB的速度遠快于ApoE4-Aβ復合物，因此ε4患者Aβ降解能力明顯減弱［14］。最后，ApoE影響Aβ沉積的數量，此機制已在動物模型中得到證實。在攜帶不同人類ApoE基因的PDAPP轉基因小鼠腦內，ApoEε4基因小鼠腦內Aβ沉積的數量遠高于其他基因型，并且發(fā)現90%以上的ApoE均與Aβ結合，而ApoEε2小鼠，只有25%的ApoE與Aβ結合［15］。上述進一步驗證了ApoEε2基因是AD的保護因素。

ApoE促進tau蛋白過度磷酸化 tau蛋白是細胞內的微管相關蛋白，在正常細胞內形成細胞骨架，參與神經軸突內微管的結合、微管結構的維持及功能穩(wěn)定的作用。過度磷酸化的tau蛋白，由于不能結合微管致細胞結構不穩(wěn)定而容易聚集，形成雙螺旋結構，成為NFTs的主要組成部分。tau蛋白過度磷酸化及NFTs的形成與多種因素相關。最近研究表明，NFTs形成受ApoE的影響，ApoE可以通過與受體LDLR結合，抑制tau蛋白激酶和tau蛋白過度磷酸化，從而減少NFTs的形成［16］，ApoE 2 對此作用甚大，ApoE 3 次之，而ApoE 4的作用最弱，故攜帶ε4者NFTs形成明顯增多;另外，tau蛋白磷酸化與脂質代謝相關，細胞內膽固醇升高能夠促進tau蛋白過度磷酸化，ApoE通過與低密度脂蛋白受體相關蛋白-1(LRP1)結合參與神經元攝取膽固醇，促進tau磷酸化［17］。

2.2 ApoEε4是腦淀粉樣血管病的危險因素

CAA是Aβ在軟腦膜及腦皮質血管內沉積后形成，可以加劇神經細胞變性壞死及炎癥，而導致腦微出血，55% ～59%癡呆患者腦內可見腦出血［18］，這對AD的發(fā)生發(fā)展具有重要的促進作用。CAA是AD最常見的病理表現之一，Attems等回顧性分析113例尸檢報告76%的AD患者腦內存在CAA，且以枕部皮質為甚［19］。CAA是遺傳性血管性疾病，與多種基因相關，其中ApoEε4是CAA的危險因素之一［20］，但具體機制尚不明確。研究發(fā)現攜帶ApoEε4的CAA患者腦內微出血的風險大大增加，常引起炎癥反應、毛細血管閉塞、腦脊液代謝障礙，進而導致腦灌注不足，進一步加重AD的進展，且攜帶ApoEε4數量與CAA的嚴重程度呈正相關;盡管ApoEε2是AD的保護性因素，當CAA存在時，其亦會增加腦出血的風險［21］。Caselli等研究發(fā)現60歲以上正常老年人中，攜帶ApoE4者血管淀粉樣病變較不攜帶者明顯，提示ApoE4對CAA具有重要促進作用［22］。

2.3 ApoE與乙酰膽堿代謝

中樞膽堿能遞質與認知功能具有緊密聯系，癡呆患者與認知相關重要腦區(qū)有不同程度的膽堿能纖維密度降低、膽堿能神經元丟失及膽堿酯酶和乙酰膽堿含量減低等改變。在中樞神經系統(tǒng)中，ApoE對膽堿系統(tǒng)尤為重要，與其它以氨基酸為基礎的神經遞質相比，膽堿能系統(tǒng)必須高度依賴脂類來維持神經元內膽堿活性。攜帶ε4等位基因的AD患者中樞神經系統(tǒng)內膽堿系統(tǒng)出現明顯紊亂。

3 ApoEε4與AD治療

AD是慢性變性性疾病，目前尚缺乏有效的治療手段，因此迫切需要進一步的研究來阻止該病的進展。研究者運用新型ApoE類似物(擬ApoE肽)注射到APP轉基因果蠅體內，通過抑制ApoE4的作用，可以阻止神經元變性壞死，同時可以改善癡呆果蠅的認知功能［23］。由于擬ApoE肽分子量相對較小，能夠通過血腦屏障，因此可以作為外源性藥物治療AD，且其在中樞神經系統(tǒng)中具有抗炎及神經保護用，為治療早發(fā)性老年癡呆提供了臨床依據。

ApoE4與Aβ的結合破壞了ApoE降解Aβ的能力，因此發(fā)現ApoE的結合位點，阻止其與Aβ的結合，可以緩解AD的進展［24］。Sadowski等研究的 Aβ12-28P與 Aβ 競爭結合ApoE，此位點已在動物實驗中得到驗證，有望通過阻斷ApoE4與Aβ的結合達到治療 AD［20］。另有研究發(fā)現攜帶ApoE4的轉基因大鼠腦內Aβ40∶42比例增高，導致CAA的發(fā)生［25］，因此通過降低Aβ40:42的比值、調整 Aβ的代謝可以作為治療AD的方法之一。最新發(fā)現通過補充人體內的多不飽和脂肪酸(PUFA)不但可以降低氧化應激，而且也可以減少異常Aβ的產生，達到阻止Aβ的沉積的目的［26］;PUFA是神經元細胞膜重要脂質，可以降低細胞膜表面膽固醇的含量，提高其流動性，這對于突觸的結構穩(wěn)定性具有重要的作用;攜帶ApoE4上述作用會大大減弱，可能與兩者的脂質代謝相關。

膽堿能神經元對脂質運輸和代謝具有很強的依賴性，其中包括后者提供原料合成乙酰膽堿，而ApoE在腦內的脂質代謝方面起重要作用，通過補充體內膽堿能物質治療AD已經取得很大的成效。其中他克林、多奈哌齊等的廣泛應用為延緩AD的病程起到很重要的作用。

4 展望

ApoEε4是散發(fā)性AD確定的第一個遺傳性易感因子，這一發(fā)現無疑為AD研究開辟了一個新的領域。ApoE在AD的發(fā)生中起到重要的作用，幾乎參與到AD的所有病理改變中，但其對Aβ、tau蛋白的影響還有待進一步探討，有必要開展多學科、多層次綜合研究，繼續(xù)深入研究。由于目前尚無條件開展大規(guī)模的活體研究，因此尋找一個公認的AD全面復制動物模型，促進AD病因學、病理學和治療學的全面發(fā)展。ApoE在AD治療的研究中取得一定的突破，但目前仍停留在緩解疾病進展階段，如何有效的阻止疾病的發(fā)展是日后研究的方向。因此ApoE與AD的關系需要進一步研究，為尋找新的、多方位的預防措施和治療途徑提供新的思路。

［1］Xu Q，Bernardo A，Walker D，et al.Profile and regulation of apolipoprotein E(ApoE)expression in the CNS in mice with targeting of green fluorescent protein gene to the ApoE locus［J］.Journal of Neuroscience，2006，26(19):4985.

［2］Strittmatter WJ，Saunders AM，Schmechel D，et al.Apolipoprotein E:high-avidity binding to beta-amyloid and increased frequency of type 4 allele in late-onset familial Alzheimer disease［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unted States of America，1993，90(5):1977.

［3］Sando SB，Melquist S，Cannon A，et al.APOE epsilon 4 lowers age at onset and is a high risk factor for Alzheimer’s disease;a case control study from central Norway［J］.BMC Neurol，2008，8(1):9.

［4］朱長樂，賴仁勝，謝 玲，et al.ApoE基因多態(tài)性的測序檢測與阿爾茨海默病的相關性研究［J］.中國老年學雜志，2007，27(23):2308-2309.

［5］許二赫，賈建平.早發(fā)性家族性Alzheimer病與載脂蛋白E基因相關性分析［J］.中國老年學雜志，2006，26(10):1312-1314.

［6］Boyle PA，Buchman AS，Wilson RS，et al.The APOE epsilon4 allele is associated with incident mild cognitive impairment among community-dwelling older persons［J］.Neuroepidemiology，2010，34(1):43-49.

［7］Wang PN，Hong CJ，Lin KN，et al.APOE{varepsilon}4 increases the risk of progression from amnestic mild cognitive impairment to Alzheimer’s disease among ethnic Chinese in Taiwan ［J］.J Neurol Neurosurg Psychiatry，2010，63.

［8］Mortimer JA，Snowdon DA，Markesbery WR.The effect of APOE-epsilon4 on dementia is mediated by Alzheimer neuropathology［J］.Alzheimer Dis Assoc Disord，2009，23(2):152-157.

［9］Corder EH，Saunders AM，Risch NJ，et al.Protective effect of apolipoprotein E type 2 allele for late onset Alzheimer disease［J］.Nature Genetics，1994，7(2):180-184.

［10］Rippon GA，Boeve BF，Parisi JE，et al.Late-onset frontotemporal dementia associated with progressive supranuclear palsy/argyrophilic grain disease/Alzheimer’s disease pathology［J］.Neurocase，2005，11(3):204-211.

［11］Jack CR Jr，Knopman DS，Jagust WJ，et al.Hypothetical model of dynamic biomarkers of the Alzheimer’s pathological cascade ［J］.Lancet Neurol，2010，9(1):119-128.

［12］Drzezga A，Grimmer T，Henriksen G，et al.Effect of APOE genotype on amyloid plaque load and gray matter volume in Alzheimer disease［J］.Neurology，2009，72(17):1487-1494.

［13］Christensen DZ，Schneider-Axmann T，Lucassen PJ，et al.Accumulation of intraneuronal Abeta correlates with ApoE4 genotype［J］.Acta Neuropathol，2010，119(5):555-566.

［14］Bell RD，Zlokovic BV.Neurovascular mechanisms and blood-brain barrier disorder in Alzheimer’s disease［J］.Acta Neuropathol，2009，118(1):103-113.

［15］Bales KR，Liu F，Wu S，et al.Human APOE isoform-dependent effects on brain beta-amyloid levels in PDAPP transgenic mice［J］.J Neurosci，2009，29(21):6771-6779.

［16］Miners JS，Van Helmond Z，Chalmers K，et al.Decreased expression and activity of neprilysin in Alzheimer disease are associated with cerebral amyloid angiopathy［J］.J Neuropathol Exp Neurol，2006，65(10):1012-1021.

［17］Vazquez-Higuera JL，Mateo I，Sanchez-Juan P，et al.Genetic interaction between tau and the apolipoprotein E receptor LRP1 Increases Alzheimer’s disease risk［J］.Dement Geriatr Cogn Disord，2009，28(2):116-120.

［18］Keage HAD，Carare RO，Friedland RP，et al.Population studies of sporadic cerebral amyloid angiopathy and dementia:a systematic review［J］.BMC neurology，2009，9(1):3.

［19］Attems J，Jellinger KA，Lintner F.Alzheimer’s disease pathology influences severity and topographical distribution of cerebral amyloid angiopathy［J］.Acta Neuropathol，2005，110(3):222-231.

［20］Sadowski MJ，Pankiewicz J，Scholtzova H，et al.Blocking the apolipoprotein E/amyloid-beta interaction as a potential therapeutic approach for Alzheimer’s disease［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(49):18787-18792.

［21］Greenberg SM，Vonsattel JP，Segal AZ，et al.Association of apolipoprotein E epsilon2 and vasculopathy in cerebral amyloid angiopathy［J］.Neurology，1998，50(4):961-965.

［22］Caselli RJ，Walker D，Sue L，et al.Amyloid load in nondemented brains correlates with APOE e4 ［J］.Neurosci Lett，2010，473(3):168-171.

［23］Sarantseva S，Timoshenko S，Bolshakova O，et al.Apolipoprotein E-mimetics inhibit neurodegeneration and restore cognitive functions in a transgenic Drosophila model of Alzheimer’s disease［J］.PLoS One，2009，4(12):8191.

［24］Luoto TM，Haikonen S，Haapasalo H，et al.Large vessel cerebral atherosclerosis is not in direct association with neuropathological lesions of Alzheimer’s disease［J］.Eur Neurol，2009，62(2):93-98.

［25］Fryer JD，Simmons K，Parsadanian M，et al.Human Apolipoprotein E4 Alters the Amyloid-{beta}40:42 Ratio and Promotes the Formation of Cerebral Amyloid Angiopathy in an Amyloid Precursor Protein Transgenic Model［J］.Journal of Neuroscience，2005，25(11):2803-2810.

［26］Jicha GA，Parisi JE，Dickson DW，et al.Age and apoE associations with complex pathologic features in Alzheimer’s disease［J］.J Neurol Sci，2008，273(1-2):34-39.